JP4233545B2 - Phosphorus removal equipment - Google Patents
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Description
本発明は、下水、農業集落排水、生活雑排水、し尿、産業排水等から、リンを除去する方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for removing phosphorus from sewage, agricultural settlement drainage, domestic wastewater, human waste, industrial wastewater and the like.
下水、農業集落排水、生活雑排水、し尿、産業排水などの排水中には、リンが含まれるため、このような排水が流れ込む湖沼や閉鎖性水域などでは、その水が富栄養化となる問題が生じている。排水中には、非溶解性(あるいは懸濁性ともいう)のリンと溶解性のリンが存在する。中でも、溶解性のリンは、沈殿池における沈降などの固液分離によっても除去され得ないために、溶解性のリンの固形化または除去の技術が求められている。 Since wastewater such as sewage, agricultural settlement wastewater, domestic wastewater, human waste, and industrial wastewater contains phosphorus, the water becomes eutrophication in lakes and closed waters where such wastewater flows. Has occurred. In the wastewater, there are non-soluble (also called suspended) phosphorus and soluble phosphorus. Among them, since soluble phosphorus cannot be removed by solid-liquid separation such as sedimentation in a sedimentation basin, a technique for solidifying or removing soluble phosphorus is required.
排水中における溶解性のリンの多くは、正リン酸(オルトリン酸)イオンとして存在している。この正リン酸イオンの固形化方法として、主に凝集法、生物脱リン法、吸着法、晶析法の4種類の技術が開発され、実用化されている。 Most of the soluble phosphorus in the wastewater exists as orthophosphate (orthophosphate) ions. As a method for solidifying this normal phosphate ion, four kinds of techniques, mainly an aggregation method, a biological dephosphorization method, an adsorption method, and a crystallization method, have been developed and put into practical use.
凝集法は、凝集材の添加によって、リン酸イオンを不溶性の塩にして除去する技術である。凝集材としては、カルシウム、鉄、アルミニウムなどの塩が用いられる。凝集法は、除去効率が高く、比較的操作も容易であるために、最も実用化されている技術である。
しかし、薬剤コストが高いこと、汚泥発生量が多いことなどの問題がある。例えば、汚泥発生量が多くなるのは、凝集塩を形成するときに、その他の不溶性塩も同時に生成したり、母液(水)を抱き込むためである。さらに、このようにして発生した汚泥は、脱水することが困難である。従って、このような汚泥は、その量を削減することが困難である。さらに、昨今では、最終処分地の不足から汚泥の削減が求められているが、凝集法では、この要請を満たすことは困難である。
The agglomeration method is a technique for removing phosphate ions into an insoluble salt by adding an aggregating material. As the aggregating material, a salt of calcium, iron, aluminum or the like is used. The agglomeration method is the most practical technique because of its high removal efficiency and relatively easy operation.
However, there are problems such as high chemical costs and a large amount of sludge generation. For example, the amount of generated sludge is increased because other insoluble salts are simultaneously generated or mother liquor (water) is embraced when forming the aggregated salt. Furthermore, the sludge generated in this way is difficult to dehydrate. Therefore, it is difficult to reduce the amount of such sludge. Furthermore, in recent years, there is a demand for sludge reduction due to a shortage of final disposal sites. However, it is difficult to meet this requirement with the coagulation method.
生物脱リン法は、活性汚泥法などのような微生物汚泥によって有機物(BOD)を分解する排水処理法において、微生物汚泥にリン酸を取り込ませて、リンを汚泥(微生物体)として除去する方法である。生物脱リン法は、従来の活性汚泥処理における生物処理槽(ばっき槽)の設計を変更することだけで対応できること、設備コストが最も低いことなどから、近年導入例が増えてきている。
しかし、流入してくるリンの量は雨天時や季節によって異なるため、リンの流入が大きく変動した場合には、それに対応できず、処理が不安定になることがある。また、流入BODが少ない処理場では、汚泥の投入や有機物質の添加が必要となることがある。よって、処理が常に安定に行われるように制御することが困難となることがある。さらに、汚泥量を減少するために、汚泥を分解させた場合、汚泥から固定化したリンが吐き出されてしまうので、汚泥の削減は困難である。従って、上記凝集法と同じく、汚泥の削減の解決手法となり得ない。
The biological dephosphorization method is a wastewater treatment method that decomposes organic matter (BOD) by microbial sludge, such as activated sludge method, and is a method that removes phosphorus as sludge (microorganism) by incorporating phosphoric acid into microbial sludge. is there. The biological dephosphorization method has been introduced in recent years because it can be dealt with only by changing the design of the biological treatment tank (battery tank) in the conventional activated sludge treatment and the equipment cost is the lowest.
However, since the amount of inflowing phosphorus varies depending on the rainy season and season, when the inflow of phosphorus greatly fluctuates, it cannot cope with it and the processing may become unstable. In addition, in a treatment plant with a low inflow BOD, it may be necessary to add sludge or add organic substances. Therefore, it may be difficult to perform control so that the processing is always performed stably. Further, when sludge is decomposed in order to reduce the amount of sludge, phosphorus immobilized from the sludge is discharged, so it is difficult to reduce the sludge. Therefore, as with the above-described coagulation method, it cannot be a solution for reducing sludge.
吸着法は、アルミナやジルコニアなどの吸着剤にリン酸を吸着させる方法である。吸着法は、排水等からSS(浮遊物質)を除去した排水を、アルミナなどの吸着剤を充填した吸着塔に通水して行われるので、大きな施設を必要としない。このため、小規模の処理場に適した方法である。
しかし、除去するリン重量の20〜50倍程度の重量の吸着剤を必要とすること、リンを吸着した吸着剤をそのまま廃棄すると、ランニングコストが高くなりすぎること、吸着剤を再生して利用するためには、その流通のルートや再生処理場などのインフラが必要であることが問題として挙げられる。
The adsorption method is a method in which phosphoric acid is adsorbed on an adsorbent such as alumina or zirconia. The adsorption method is performed by passing the wastewater from which the SS (floating matter) is removed from the wastewater and the like through an adsorption tower filled with an adsorbent such as alumina, so that a large facility is not required. For this reason, it is a method suitable for a small-scale treatment plant.
However, an adsorbent having a weight of about 20 to 50 times the weight of phosphorus to be removed is required, and if the adsorbent adsorbing phosphorus is discarded as it is, the running cost becomes too high, and the adsorbent is regenerated and used. In order to do this, the problem is that infrastructure such as the distribution route and the recycling plant is necessary.
晶析法では、凝集結晶核を形成させないように、リンの過飽和状態を生じさせ、この飽和溶液に種結晶を添加する。リンを種結晶に付着させて、その結晶を成長させることにより、リンを析出させて除去する。種結晶としては、カルシウムアパタイト、リン酸マグネシウムアンモニウム塩(MAP)などのような結晶が用いられる。晶析法は、薬剤コストが低いことや、汚泥生成量が少ないことなどを利点とする技術である。
しかし、処理水におけるリンの過飽和状態の維持の制御が困難であること、薬注工程、脱炭酸工程、pH調整工程、晶析工程、中和工程など多くの工程を必要とするため、多くの設備機器/計装機器などを必要とすること、そのためイニシャルコストが高くなることのような問題が生じる。さらには、上記のように、操作工程が多いために、それらの工程に用いられる機器を制御することが困難である。
In the crystallization method, a supersaturated state of phosphorus is generated so that aggregated crystal nuclei are not formed, and a seed crystal is added to this saturated solution. By attaching phosphorus to the seed crystal and growing the crystal, phosphorus is precipitated and removed. As seed crystals, crystals such as calcium apatite, magnesium ammonium phosphate (MAP) and the like are used. The crystallization method is a technique that has advantages such as low chemical costs and low sludge generation.
However, it is difficult to control the maintenance of the supersaturated state of phosphorus in the treated water, and many processes such as a chemical injection process, a decarboxylation process, a pH adjustment process, a crystallization process, and a neutralization process are required. Problems such as the need for equipment / instrumentation equipment and the like, resulting in high initial costs, arise. Furthermore, since there are many operation processes as described above, it is difficult to control the equipment used in those processes.
例えば、晶析法における上記のような問題を解決するために、電気分解や電気透析による濃縮などを用いて、pH調整工程を制御することが提案されている(特許文献1および特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1に記載される技術には、以下のような問題が依然として残る:(1)陰極の周辺で、リン酸イオンの晶析反応と共に凝集反応が生じるために、陰極室で沈降する汚泥量が多くなり、脱水などの後処理も困難となる(電解によりpHを制御しても、陰極の近傍では高pHとなり、凝集沈殿が必ず生成する);(2)仮に、陰極周辺で凝集が起こりにくく、晶析が起こりやすいアルカリ条件にされたとしても、カルシウムイオンが排水中に十分な量なければ、不溶性のリン酸塩は析出しない。その代わり、重金属を含むその他の陽イオンの水酸化物ばかりが不溶性物質として沈殿する;(3)陰極室でのリン酸塩の過飽和度が高すぎると、電解槽の壁や電極に難溶性の塩が析出しやすくなり、除去処理の障害となる。
However, the technique described in
また、特許文献2に記載される技術においては、晶析反応におけるリンの除去率を高めるために、晶析の前処理として、電気透析により陽極側にリン酸が濃縮される。しかし、以下のような問題が生じる:(i)陽極側の溶液は酸性であるため、陽極側の溶液を晶析反応に適切なアルカリ条件にするためには、多量のアルカリ薬剤が必要となる;(ii)仮に、電気分解により陰極側のアルカリ水を、陽極側の溶液に加えたとしても、陽極側の溶液のpHは中性付近にしかならない。このため、アルカリ薬剤を陽極側の溶液に注入する必要がある。 In the technique described in Patent Document 2, phosphoric acid is concentrated on the anode side by electrodialysis as a pretreatment for crystallization in order to increase the phosphorus removal rate in the crystallization reaction. However, the following problems occur: (i) Since the solution on the anode side is acidic, a large amount of alkali chemicals is required in order to make the solution on the anode side suitable for the crystallization reaction. (Ii) Even if alkaline water on the cathode side is added to the solution on the anode side by electrolysis, the pH of the solution on the anode side is only near neutral. For this reason, it is necessary to inject | pour alkali chemicals into the solution of an anode side.
そこで、本発明は、簡単な操作で、かつ効率的にリンを除去するための装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the apparatus for removing phosphorus efficiently by simple operation.
本発明の好ましい実施形態に係るリンの除去装置は、
(1)陽極および陰極を備え、少なくともリン酸含有排水を収容する電解槽、
(2)陽極と陰極との間に通電する通電手段、
(3)リン酸含有排水にカルシウムイオンを供給するカルシウムイオン供給手段、ならびに、
(4)リン酸含有排水から析出したリン含有結晶とリン含有結晶が析出した後の排水とを分離する固液分離手段を具備し、前記電解槽は、陽極を備え、カルシウムイオンを含む水溶液が導入される陽極室と、陰極を備え、リン酸含有排水が導入される陰極室と、陰極室と陽極室との間に配置された隔膜とを備え、陽極と陰極との間に通電することにより、リン酸含有排水にカルシウムイオンを供給する。前記リンの除去装置は、陰極室にリン酸含有排水を導入する手段および陽極室にカルシウムイオンを含む水溶液を供給する手段をさらに備えることが好ましい。前記リンの除去装置は、カルシウムイオンを含む水溶液のカルシウムイオン濃度を調節するカルシウムイオン濃度調節手段をさらに具備することが好ましい。前記リンの除去装置は、陽極室で生成した陽極水を、リン含有結晶を分離したのちの排水に加えて中和する中和手段を備えることが好ましく、中和手段で中和された後の排水を、生物処理するための生物処理槽をさらに備えることが好ましい。
A phosphorus removal apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes:
(1) An electrolytic cell comprising an anode and a cathode and containing at least phosphoric acid-containing waste water,
(2) Energizing means to energization between the anode and the cathode,
(3) Calcium ion supply means for supplying calcium ion to phosphoric acid-containing waste water, and
(4) Solid-liquid separation means for separating the phosphorus-containing crystals precipitated from the phosphoric acid-containing waste water and the waste water after the phosphorus-containing crystals are precipitated , the electrolytic cell includes an anode, and an aqueous solution containing calcium ions is provided. An anode chamber to be introduced; a cathode chamber provided with a cathode, into which phosphoric acid-containing wastewater is introduced; and a diaphragm disposed between the cathode chamber and the anode chamber, and being energized between the anode and the cathode To supply calcium ions to the phosphoric acid-containing wastewater . The phosphorus removing device preferably further includes means for introducing phosphoric acid-containing wastewater into the cathode chamber and means for supplying an aqueous solution containing calcium ions to the anode chamber. It is preferable that the phosphorus removing device further includes a calcium ion concentration adjusting means for adjusting the calcium ion concentration of the aqueous solution containing calcium ions. The phosphorus removal apparatus preferably includes a neutralizing means for neutralizing the anodic water generated in the anode chamber by adding to the waste water after separating the phosphorus-containing crystals, and after neutralizing by the neutralizing means It is preferable to further include a biological treatment tank for biologically treating the waste water.
本発明の別の好ましい実施形態に係るリンの除去装置は、
(1)陽極および陰極を備え、少なくともリン酸含有排水を収容する電解槽、
(2)陽極と陰極との間に通電する通電手段、
(3)リン酸含有排水にカルシウムイオンを供給するカルシウムイオン供給手段、ならびに、
(4)リン酸含有排水から析出したリン含有結晶とリン含有結晶が析出した後の排水とを分離する固液分離手段を具備し、前記電解槽は、陽極、陰極、陽極と陰極との間に配置された隔膜からなる電極群を少なくとも1つ有し、前記少なくとも1つの電極群のうちの1つにおいて、隔膜が円筒状であり、円筒状の隔膜の内側に円筒状の陰極が配置され、円筒状の隔膜の外側に円筒状の陽極が配置されている。前記電解槽内において、種結晶は、移動可能に保持されていることが好ましい。前記電極群の少なくとも1つは、固液分離手段として機能することが好ましい。 The phosphorus removal apparatus according to another preferred embodiment of the present invention includes:
(1) An electrolytic cell comprising an anode and a cathode and containing at least phosphoric acid-containing waste water,
(2) energizing means for energizing between the anode and the cathode;
(3) Calcium ion supply means for supplying calcium ion to phosphoric acid-containing waste water, and
(4) Solid-liquid separation means for separating phosphorus-containing crystals precipitated from phosphoric acid-containing waste water and waste water after the phosphorus-containing crystals are precipitated is provided, and the electrolytic cell is provided between an anode, a cathode, and an anode and a cathode. at least one organic group of electrodes consisting of arranged diaphragm, in one of the at least one electrode group, the diaphragm is cylindrical, cylindrical cathodes are arranged inside the cylindrical diaphragm A cylindrical anode is disposed outside the cylindrical diaphragm . In the electrolytic cell, it is preferable that the seed crystal is movably held. At least one of the electrode groups preferably functions as a solid-liquid separation unit.
上記リンの除去装置は、電解槽にリン酸含有排水を供給する供給手段をさらに備えることが好ましい。 It is preferable that the phosphorus removal apparatus further includes a supply unit that supplies phosphoric acid-containing wastewater to the electrolytic cell.
上記リンの除去装置において、カルシウムイオン供給手段が電解槽から排出された後のリン酸含有排水にカルシウムイオンを供給することがさらに好ましい。 In the phosphorus removal apparatus, it is more preferable to supply calcium ions to the phosphoric acid-containing waste water after the calcium ion supply means is discharged from the electrolytic cell.
上記リンの除去装置において、固液分離手段が種結晶を保持することが好ましい。 In the phosphorus removing apparatus, it is preferable that the solid-liquid separation means holds the seed crystal.
上記リンの除去装置は、リン含有結晶を排出するための結晶引抜手段を具備することがさらに好ましい。 More preferably, the phosphorus removal apparatus includes a crystal drawing means for discharging phosphorus-containing crystals.
上記リンの除去装置は、リン酸含有排水の水素イオン濃度(pH)、カルシウムイオン濃度およびリン酸濃度の少なくともいずれかを測定する計測手段を備えることが好ましい。 The phosphorus removing device preferably includes a measuring unit that measures at least one of a hydrogen ion concentration (pH), a calcium ion concentration, and a phosphoric acid concentration in the phosphoric acid-containing waste water.
上記リンの除去装置は、固液分離手段から排出された排水の少なくとも一部を、電解槽から排出されたリン酸含有排水に合流させるための循環手段をさらに備えることが好ましい。 It is preferable that the phosphorus removing device further includes a circulation means for joining at least a part of the waste water discharged from the solid-liquid separation means to the phosphoric acid-containing waste water discharged from the electrolytic cell.
また、本発明は、
(1)陽極および陰極を備え、少なくともリン酸含有排水を収容する電解槽、
(2)陽極と陰極との間に通電する通電手段、
(3)リン酸含有排水にカルシウムイオンを供給するカルシウムイオン供給手段、ならびに
(4)リン酸含有排水から析出したリン含有結晶とリン含有結晶が析出した後の排水とを分離する固液分離手段を具備するリンの除去装置の運転方法に関する。通電手段およびカルシウム供給手段の少なくとも一方を用いて、リン酸含有排水のpHを8.5〜10に調節し、カルシウムイオン濃度を20mg/L〜100mg/Lに調節する。
The present invention also provides:
(1) An electrolytic cell comprising an anode and a cathode and containing at least phosphoric acid-containing waste water,
(2) Energizing means to energization between the anode and the cathode,
(3) Calcium ion supply means for supplying calcium ions to the phosphoric acid-containing wastewater, and (4) Solid-liquid separation means for separating the phosphorus-containing crystals deposited from the phosphoric acid-containing wastewater and the wastewater after the phosphorus-containing crystals are deposited. The operation method of the phosphorus removal apparatus which comprises this. Using at least one of the energization means and the calcium supply means, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is adjusted to 8.5 to 10, and the calcium ion concentration is adjusted to 20 mg / L to 100 mg / L.
本発明によれば、リン酸含有排水中に、カルシウムとリンからなる塩の適切な過飽和状態を形成することができるため、反応晶析によるカルシウムとリンからなる塩の回収率を向上することができる。つまり、リン成分を含む排水から、可溶性のリン成分を高効率で除去することできる。
また、適切な過飽和状態の形成により、リン成分の凝集反応が生じることを低減することが可能となるために、汚泥の生成量を削減できる。
また、電気分解により電解槽に収容されたリン酸含有排水をアルカリ性にすることができるため、アルカリ薬注工程を削減することができる。同様に、電解槽が陽極室および陰極室を含む場合にも、陰極室に含まれるリン酸含有排水を、電気分解によりアルカリ条件にすることができるために、アルカリ薬注工程を削減することができる。さらに、陽極室に含まれる溶液は、電気分解により酸性となる。この酸性の溶液を用いることにより、リン含有結晶を分離した後のリン酸含有排水の中和に必要な酸性溶液の調製工程を削減することができる。
According to the present invention, since an appropriate supersaturated state of a salt composed of calcium and phosphorus can be formed in the phosphoric acid-containing waste water, the recovery rate of the salt composed of calcium and phosphorus by reaction crystallization can be improved. it can. That is, the soluble phosphorus component can be efficiently removed from the wastewater containing the phosphorus component.
Moreover, since it becomes possible to reduce that the aggregation reaction of a phosphorus component arises by formation of a suitable supersaturated state, the production amount of sludge can be reduced.
Moreover, since the phosphoric acid containing waste_water | drain accommodated in the electrolytic cell by electrolysis can be made alkaline, an alkaline chemical injection process can be reduced. Similarly, even when the electrolytic cell includes an anode chamber and a cathode chamber, the phosphoric acid-containing wastewater contained in the cathode chamber can be made into alkaline conditions by electrolysis, which can reduce the alkaline chemical injection process. it can. Furthermore, the solution contained in the anode chamber becomes acidic by electrolysis. By using this acidic solution, the step of preparing the acidic solution necessary for neutralizing the phosphoric acid-containing wastewater after separating the phosphorus-containing crystals can be reduced.
以下、本発明を、図面を参照しながら説明する。
図1に、本発明のリンの除去装置を備える排水処理施設を概略的に示す。なお、公共下水処理施設、農業集落排水施設、浄化槽など、施設の種類によって、その構成は異なるが、基本的な構成は、図1に示したとおりである。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a wastewater treatment facility equipped with the phosphorus removal apparatus of the present invention. In addition, although the structure changes with kinds of facilities, such as a public sewage treatment facility, an agricultural settlement drainage facility, and a septic tank, the basic structure is as having shown in FIG.
排水処理施設10は、第1沈殿池11、生物処理槽12、第2沈殿池13、汚泥処理槽14、およびリンの除去装置15からなる。
まず、排水、下水等の汚水が、第1沈殿池11に入る。第1沈殿池11において、汚水に含まれる不溶性の有機物、無機物などの一部が沈降分離される。第1沈殿池11で生成された上澄みは、生物処理槽12に送られる。
The
First, sewage such as drainage and sewage enters the
生物処理槽12では、有機物(BOD)等が微生物(汚泥)によって取り込まれる。取り込まれたBODの一部が微生物によって炭酸ガスと水とに分解されて削減される。残りのBODは、微生物の増殖に用いられるため、汚泥の量が増加する。
In the
次いで、生物処理槽12から排出された汚泥を含む生物処理水が、第2沈殿池13に移送される。第2沈殿池13では、生物処理水に含まれる汚泥など固形分が沈降分離される。
Subsequently, the biologically treated water containing the sludge discharged from the
第2沈殿池13で沈降分離された固形分の少なくとも一部は、返送汚泥として引き抜かれ、返送手段16により生物処理槽12に返送される。また、第2沈殿池13で沈降分離された残りの固形分は、余剰汚泥として引き抜かれる。この余剰汚泥は、汚泥処理槽14へ導入される。これらの余剰汚泥は、その水分率がおよそ98重量%以上である。汚泥処理槽14では、濃縮、脱水、消化などの固液分離プロセスによって、汚泥の含水率がおよそ60〜80重量%とされる。分離された固形分は、処分汚泥として処理される。また、汚泥処理槽14において分離された汚泥処理水は、汚泥処理水移送手段17によって、生
物処理槽12に移送される。この汚泥処理水は、汚泥から排出された所定の濃度のリンを含んでいる。
At least a part of the solid content settled and separated in the
上記のように、生物処理槽12において、微生物に取り込まれたBODは、一部が炭酸ガスと水とに分解され、残りが炭素源として微生物の増殖に用いられる。生物処理槽12内の微生物は、BODを取り込むときに、生物処理槽12内に存在するリンのうち、可溶性のオルトリン酸(PO4 3-)を栄養塩として取り込む。微生物に取り込まれなかったリンは、第2沈殿池13に導入される。しかし、オルトリン酸など溶解性のリンなどは、第2沈殿池においても分離されない。
As described above, in the
このように、第2沈殿池13から排出されるリン酸含有排水には、所定濃度のリンが含まれる。例えば、処理水に含まれるリンには、オルトリン酸、直鎖状のポリリン酸(ピロリン酸、トリポリリン酸など)、環状のメタリン酸、あるいは有機リンなどの多くの形態が存在する。これらの中でも、大部分を占めるのが、オルトリン酸である。また、オルトリン酸は、排水中では、PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4-として存在し、その存在比率は、リン酸含有排水のpHにより異なる。本発明で除去の対象とするのは、このオルトリン酸である。
Thus, the phosphoric acid containing waste water discharged | emitted from the
図1に示される排水処理施設では、第2沈殿池13の後に、リンの除去装置15が設置される。第2沈殿池13から排出されたリン酸含有排水に含まれるリン成分は、リンの除去装置15で除去される。
In the wastewater treatment facility shown in FIG. 1, a
次に、本発明のリンの除去装置を、図1に示される排水処理施設とは別の構成を有する排水処理施設に適用した場合について、図2を参照しながら説明する。なお、図1と同様の構成要素には同じ番号を付している。
図2の排水処理施設20は、第1沈殿池11、生物処理槽12、第2沈殿池13、汚泥可溶化槽21、固体分離槽22、ならびにリンの除去装置15からなる。
Next, the case where the phosphorus removal apparatus of the present invention is applied to a wastewater treatment facility having a configuration different from the wastewater treatment facility shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In addition, the same number is attached | subjected to the component similar to FIG.
The
第1沈殿池11から第2沈殿池13までの処理は、上記と同様である。
第2沈殿池13で沈降分離された固形分の少なくとも一部は、返送汚泥として引き抜かれ、移送手段16によって、生物処理槽12に返送される。
The process from the
At least a part of the solid content settled and separated in the
第2沈殿池13で沈降分離された残りの固形分は、余剰汚泥として引き抜かれ、汚泥可溶化槽21へ導入される。これら汚泥は、その含水率がおよそ98重量%以上である。汚泥可溶化槽21では、ミル破砕、オゾン処理、超音波処理などによって、上記余剰汚泥が可溶化処理される。この可溶化処理により、余剰汚泥は、再び生物処理可能となるために、系外に排出される汚泥の量を削減できる。
The remaining solid content settled and separated in the
上記のように、生物処理槽12内の微生物(汚泥)は、BODを取り込むときに、生物処理槽12内に存在するリンのうち、可溶性のオルトリン酸を栄養塩として取り込む。このような汚泥を汚泥可溶化槽21で可溶化処理すると、栄養塩として取り込まれていたオルトリン酸が再び排出される。そのため、可溶化処理により生じる可溶化処理液は、高濃度のリン酸を含むことになり、その濃度は10mg/L〜50mg/L程度にまでなる。
As described above, the microorganism (sludge) in the
上記可溶化処理液は、固体分離槽22に移送される。固体分離槽22で、固形分が分離される。分離された固形分は、系外で処理される。固形分が分離された処理液は、上記のように、高濃度のリン酸イオンを含む。このリン酸成分を除くために、固形分が分離された処理液は、第1処理液移送手段23によりリンの除去装置15に導入される。
The solubilization processing liquid is transferred to the
リンの除去装置によって、リン成分が除去された処理液は、第2処理液移送手段24によって、生物処理槽12に移送されて、生物処理される。あるいは、リン成分が除去された処理液は、そのまま系外に排出することもできる。
以上のように、上記廃水処理施設では、リンの除去装置により、リン酸含有排水からリン酸成分が除去される。以下に、リンの除去装置について説明する。
The treatment liquid from which the phosphorus component has been removed by the phosphorus removal device is transferred to the
As described above, in the wastewater treatment facility, the phosphoric acid component is removed from the phosphoric acid-containing wastewater by the phosphorus removal device. Hereinafter, a phosphorus removal apparatus will be described.
本発明のリンの除去装置は、
(1)陽極および陰極を備え、少なくともリン酸含有排水を収容する電解槽、
(2)陽極と陰極との間に通電する通電手段、
(3)リン酸含有排水にカルシウムイオンを供給するカルシウムイオン供給手段、ならびに、
(4)リン酸含有排水から析出したリン含有結晶とリン含有結晶が析出した後の排水とを分離する固液分離手段を具備する。
本発明において、固液分離手段は、電解槽とは別に設けてもよいし、電解槽に設けてもよい。
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。
The phosphorus removal apparatus of the present invention comprises:
(1) An electrolytic cell comprising an anode and a cathode and containing at least phosphoric acid-containing waste water,
(2) Energizing means to energization between the anode and the cathode,
(3) Calcium ion supply means for supplying calcium ion to phosphoric acid-containing waste water, and
(4) A solid-liquid separation means for separating the phosphorus-containing crystals precipitated from the phosphoric acid-containing wastewater and the wastewater after the phosphorus-containing crystals are precipitated is provided.
In the present invention, the solid-liquid separation means may be provided separately from the electrolytic cell, or may be provided in the electrolytic cell.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
実施の形態1
図3に、本発明の一実施形態にかかるリンの除去装置を概略的に示す。本実施形態では、固液分離手段は電解槽とは別に設けられている。
図3のリンの除去装置15は、電解槽31と、固液分離手段である反応晶析槽39とからなる。
電解槽31は、陽極室32、陰極室33、および陽極室32と陰極室33との間に配置された隔膜34からなる。陽極室32は陽極35を備え、陰極室33は陰極36を備える。さらに、陰極室33は、攪拌手段37を備える。また、リンの除去装置15は、陽極35と陰極36との間に通電するための通電手段38を備える。なお、反応晶析槽39は、陰極室33と連通していており、反応晶析槽39において、リン含有結晶であるカルシウムヒドロキシアパタイトが析出する。なお、カルシウムヒドロキシアパタイトは、例えば、Ca10(PO4)6(OH)2で表すことができる。
FIG. 3 schematically shows an apparatus for removing phosphorus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the solid-liquid separation means is provided separately from the electrolytic cell.
3 includes an
The
リン酸含有排水は、電解槽31の陰極室33に導入される。陽極室32には、カルシウムイオンを含む水溶液(以下、陽極水ともいう)が導入される。このようなカルシウムイオンを含む水溶液としては、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、石膏、副生石膏などを水に溶解させたもの、カルシウムイオンを含む硬水等を用いることができる。
The phosphoric acid-containing waste water is introduced into the
陰極室にリン酸含有排水が収容され、陽極室に陽極水が収容された後、通電手段38を用いて、陽極35と陰極36の間に通電する。これにより、リン酸含有排水および陽極水を電気分解する。この電気分解により、陰極36では、以下の式:
2H2O+2e- → H2+2OH- (1)
に示される反応が起こり、水酸化物イオン(OH-)が生じる。この水酸化物イオンによって、リン酸含有排水はアルカリ性となる。
After the phosphoric acid-containing wastewater is accommodated in the cathode chamber and the anode water is accommodated in the anode chamber, the energization means 38 is used to energize between the
2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − (1)
The reaction shown in FIG. 4 occurs, and hydroxide ions (OH − ) are generated. This hydroxide ion makes the phosphoric acid-containing wastewater alkaline.
陽極水として塩化カルシウムを溶解した溶液が陽極室に収容される場合、陽極では、以下の式:
2H2O → O2+4H++4e- (2)
2Cl-+2e- → Cl2 (3)
Cl2+2H2O→HCl+HClO (4)
に示す反応が起こり、水素イオン(H+)が生じる。この水素イオンにより、陽極水は酸性となる。
When a solution in which calcium chloride is dissolved as anode water is accommodated in the anode chamber, the following formula is applied to the anode:
2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e − (2)
2Cl − + 2e − → Cl 2 (3)
Cl 2 + 2H 2 O → HCl + HClO (4)
The reaction shown in FIG. 4 occurs, and hydrogen ions (H + ) are generated. This hydrogen ion makes the anode water acidic.
なお、電極には、チタンイオンが溶出しないように白金めっきしたチタン電極を用いる
ことが好ましい。また電気分解の条件は、電圧は5〜50Vであり、電流は電極表面積あたり2〜600A/m2であることが好ましい。
In addition, it is preferable to use the titanium electrode plated with platinum so that a titanium ion may not elute. The electrolysis conditions are preferably a voltage of 5 to 50 V and a current of 2 to 600 A / m 2 per electrode surface area.
電気分解時、陽極と陰極との間の電位差によって、リン酸含有排水と陽極水との間をイオンが移動する。本発明の場合、陽極室32と陰極室33との間に、隔膜が配置されている。この隔膜としては、陽イオン交換膜を用いることが好ましい。陽イオン交換膜を用いることにより、カチオン種であるカルシウムイオンおよび水素イオンは、陽極水からリン酸含有排水に移動することができる。一方、陽イオン交換膜のドナン排除効果により、リン酸含有排水から陽極水へのアニオン種の移動は起こらない。よって、リン酸含有排水中のリン酸イオン種は、そのリン酸含有排水内に保持され、陽極水内のカルシウムイオンが、電気分解により生じる電位差に応じて、リン酸含有排水に供給される。
During electrolysis, ions move between the phosphoric acid-containing waste water and the anode water due to the potential difference between the anode and the cathode. In the present invention, a diaphragm is disposed between the
上記のように隔膜を介してイオン種の移動が起こるため、陽極と陰極との間に印加される電圧および電流を通電手段で調節することにより、リン酸含有排水のpHを調節することができる。また、陽極と陰極との間に印加される電圧および電流を上記調節手段で調節するとともに、陽極水のカルシウムイオン濃度を調節することにより、リン酸含有排水のカルシウムイオン濃度を調節することができる。つまり、上記のような構成とすることにより、リン酸含有排水のpHを調節しながら、リン酸含有排水にカルシウムイオンを供給することが可能となる。 Since the movement of ionic species occurs through the diaphragm as described above, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater can be adjusted by adjusting the voltage and current applied between the anode and the cathode with the energizing means. . In addition, the voltage and current applied between the anode and the cathode are adjusted by the adjusting means, and the calcium ion concentration of the phosphoric acid-containing waste water can be adjusted by adjusting the calcium ion concentration of the anode water. . That is, by setting it as the above structures, it becomes possible to supply calcium ion to phosphoric acid containing waste water, adjusting the pH of phosphoric acid containing waste water.
この場合、リン酸含有排水のpHは8.5以上10以下であることが好ましい。リン酸含有排水のpHが8.5より小さいと、カルシウムヒドロキシアパタイトの溶解安定性が増すために、カルシウムイオンを添加しても、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和度は大きくなりにくくなる。従って、カルシウムヒドロキシアパタイトが晶析しにくい状態となる。一方、pHが、10より大きいと、下水、排水、上水などに通常含まれるカルシウムイオン濃度のレベルでもリン酸カルシウムの過飽和度が大きくなる。このため、リン酸カルシウムが凝集析出しやすくなる。また、カルシウムイオンと水酸化物イオンとから水酸化カルシウムが生成し、この水酸化カルシウムが析出することがある。 In this case, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is preferably 8.5 or more and 10 or less. If the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is smaller than 8.5, the solubility of calcium hydroxyapatite is increased, so that even when calcium ions are added, the supersaturation degree of calcium hydroxyapatite is difficult to increase. Accordingly, calcium hydroxyapatite is hardly crystallized. On the other hand, if the pH is higher than 10, the supersaturation degree of calcium phosphate increases even at the level of calcium ion concentration normally contained in sewage, waste water, clean water and the like. For this reason, calcium phosphate tends to aggregate and precipitate. In addition, calcium hydroxide may be generated from calcium ions and hydroxide ions, and this calcium hydroxide may precipitate.
リン酸含有排水のカルシウムイオン濃度は、20mg/L以上100mg/L以下であることが好ましい。カルシウムイオン濃度が20mg/Lより小さいと、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和度を高くすることができないことがある。一方、カルシウムイオン濃度が100mg/Lより大きいと、カルシウム分が過剰となって、カルシウム塩の析出によって、スケールが生じたり、沈殿汚泥が生じたりする可能性がある。 The calcium ion concentration of the phosphoric acid-containing wastewater is preferably 20 mg / L or more and 100 mg / L or less. If the calcium ion concentration is less than 20 mg / L, the supersaturation degree of calcium hydroxyapatite may not be increased. On the other hand, if the calcium ion concentration is higher than 100 mg / L, the calcium content becomes excessive, and precipitation of calcium salt may cause scale and precipitation sludge.
陽極水に含まれるカルシウムイオンの濃度は、10〜300mg/Lであることが好ましい。カルシウムイオン濃度が10mg/L未満であると、通電手段によって陽極と陰極との間に通電したとしても、陰極室内のリン酸含有排水に十分なカルシウムイオンを供給することができない場合がある。一方、カルシウムイオン濃度が300mg/Lより大きいと、リン酸含有排水へのカルシウムイオンの供給が過剰となる場合がある。このため、カルシウム塩からなるスケールが析出し、槽内や電極が汚染される可能性がある。 The concentration of calcium ions contained in the anode water is preferably 10 to 300 mg / L. When the calcium ion concentration is less than 10 mg / L, there may be a case where sufficient calcium ions cannot be supplied to the phosphoric acid-containing waste water in the cathode chamber even when the current is supplied between the anode and the cathode by the current supply means. On the other hand, when the calcium ion concentration is higher than 300 mg / L, the supply of calcium ions to the phosphoric acid-containing waste water may be excessive. For this reason, the scale which consists of calcium salts precipitates, and the inside of a tank and an electrode may be contaminated.
電気分解時、リン酸含有排水において、水酸化物イオン(OH-)が発生する陰極近傍ではpHが上昇する。また、このリン酸含有排水には、陽極水からカルシウムイオンが移動する。このため、リン酸含有排水において、局所的に、リン酸イオンと、カルシウムイオンと、水酸化物イオンから形成される不溶性の塩が過飽和状態を超えて不安定となり、凝集核が発生する可能性がある。従って、電気分解時に、陰極室内のリン酸含有排水を攪拌して、リン酸含有排水中のイオン種の分布を均質化することが好ましい。 During electrolysis, the pH rises in the vicinity of the cathode where hydroxide ions (OH − ) are generated in the phosphoric acid-containing wastewater. In addition, calcium ions move from the anode water to the phosphoric acid-containing waste water. For this reason, in phosphoric acid-containing wastewater, the insoluble salt formed from phosphate ions, calcium ions, and hydroxide ions may become unstable beyond the supersaturated state, resulting in the formation of aggregated nuclei. There is. Accordingly, it is preferable to agitate the phosphoric acid-containing wastewater in the cathode chamber during electrolysis to homogenize the distribution of ionic species in the phosphoric acid-containing wastewater.
リン酸含有排水の攪拌は、図3に示されるように、陰極室内部に設置された攪拌手段37を回転させて、リン酸含有排水を流動させることにより行うことができる。例えば、攪拌手段としては、タービン、パドル、傾斜パドル、リボン翼、アンカー翼などの小型攪拌翼を、単独であるいは複数組み合わせたものを使用することができる。また、マックスブレンド(住友重機械工業(株)製)、フルゾーン(神鋼パンテック(株)製)、サンメラー(三菱重工業(株)製)、スーパーミックス(佐竹化学機械工業(株)製)や、Hi−Fミキサー(綜研化学(株)製)などの商品名で販売されている大型特殊翼を攪拌手段として用いることもできる。あるいは、陰極室外部に設置されたポンプを用いて、リン酸含有排水を循環流動させることにより、リン酸含有排水を攪拌することもできる。 As shown in FIG. 3, the phosphoric acid-containing wastewater can be stirred by rotating the phosphoric acid-containing wastewater by rotating the stirring means 37 installed in the cathode chamber. For example, as the agitation means, small agitation blades such as a turbine, a paddle, an inclined paddle, a ribbon blade, an anchor blade or the like can be used alone or in combination. In addition, Max Blend (manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.), Full Zone (manufactured by Shinko Pantech Co., Ltd.), Sun Meller (manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.), Supermix (manufactured by Satake Chemical Machinery Co., Ltd.), Large special blades sold under a trade name such as Hi-F mixer (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) can also be used as the stirring means. Alternatively, the phosphoric acid-containing wastewater can be agitated by circulating and flowing the phosphoric acid-containing wastewater using a pump installed outside the cathode chamber.
以上のように、オルトリン酸イオンと、カルシウムイオンと、水酸化物イオンとからなるカルシウムヒドロキシアパタイトが、リン酸含有排水において、過飽和状態となるように、リン酸含有排水のpHおよびカルシウムイオン濃度を調節する。このとき、リン酸含有排水内に沈殿が析出しないことを確認し、沈殿が析出しない範囲で、通電の電力および陽極水のカルシウムイオン濃度を高める。これにより、陰極室でのリン酸塩の凝集を避けつつ、リン酸含有排水を、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和度の高い状態、すなわちカルシウムヒドロキシアパタイトが晶析し易い状態にすることができる。 As described above, the pH and calcium ion concentration of the phosphoric acid-containing wastewater are adjusted so that the calcium hydroxyapatite composed of orthophosphate ions, calcium ions, and hydroxide ions becomes supersaturated in the phosphoric acid-containing wastewater. Adjust. At this time, it is confirmed that no precipitate is deposited in the phosphoric acid-containing waste water, and the electric power for energization and the calcium ion concentration of the anode water are increased within a range in which the precipitate is not deposited. Thereby, the phosphoric acid containing waste water can be made into the state with high supersaturation degree of calcium hydroxyapatite, ie, the state which calcium hydroxyapatite is easy to crystallize, avoiding the aggregation of the phosphate in a cathode chamber.
なお、リン酸含有排水中のリン酸成分の濃度の変動が小さい場合には、一度、通電手段の電力および陽極水のカルシウムイオン濃度を制御して、リン酸含有排水のpHとカルシウムイオン濃度を調節する。この場合、長期間にわたって、通電手段の電力および陽極水のカルシウムイオン濃度を調整する必要はない。 In addition, when the fluctuation of the concentration of the phosphoric acid component in the phosphoric acid-containing wastewater is small, once the pH of the phosphoric acid-containing wastewater and the calcium ion concentration are controlled by controlling the power of the energizing means and the calcium ion concentration of the anode water Adjust. In this case, a long period of time,必short not to adjust the calcium ion concentration of power and anode water energizing means.
リン酸含有排水のリン酸成分の濃度の変動が大きい場合には、リン酸含有排水内に沈殿が生じた時点で、再度、通電の電力および陽極水のカルシウムイオン濃度を調整する。 When the concentration of the phosphoric acid component in the phosphoric acid-containing wastewater varies greatly, the power for energization and the calcium ion concentration of the anode water are adjusted again when precipitation occurs in the phosphoric acid-containing wastewater.
このようにして陰極室で形成された過飽和溶液は、固液分離手段である反応晶析槽39に移送される。反応晶析槽39は、カルシウムアパタイト、リン鉱石、骨炭などの種結晶(図示せず)を保持することが好ましい。カルシウムヒドロシキアパタイトの過飽和状態となったリン酸含有排水が、反応晶析槽において種結晶と接することによって、カルシウムヒドロキシアパタイトが種結晶表面に析出し、種結晶が肥大化する。カルシウムヒドロキシアパタイトが析出した後、種結晶は反応晶析槽に残り、カルシウムヒドロキシアパタイトが析出した後の排水が、反応晶析槽から排出される。カルシウムヒドロキシアパタイトが析出した後の排水においては、リン酸イオン、カルシウムイオン、水酸化物イオンの濃度が低下する。
このようにして、カルシウムヒドロキシアパタイトとそれが析出した後の排水を分離することにより、リン酸含有排水中からリン成分を除去することができる。
なお、反応晶析槽は、固定床、流動床、完全混合床の形態のいずれであってもよい。また、種結晶の粒径は、0.1mm以上20mm以下が好ましい。
The supersaturated solution thus formed in the cathode chamber is transferred to the
In this way, the phosphorus component can be removed from the phosphoric acid-containing wastewater by separating calcium hydroxyapatite and the wastewater after the precipitation thereof.
The reaction crystallization tank may be in the form of a fixed bed, a fluidized bed, or a complete mixed bed. Moreover, the particle diameter of the seed crystal is preferably 0.1 mm or more and 20 mm or less.
反応晶析槽におけるリン酸含有排水の滞留時間は、その過飽和度に比例して短くなる。電解槽での通電等により過飽和度を大きくするほど、反応晶析槽におけるリン酸含有排水の滞留時間は短くなる。さらには、滞留時間を短くすることができるため、反応晶析槽の容積を小さくすることができる。従って、過飽和状態の形成において、沈殿が析出しない範囲で、pHおよびカルシウムイオン濃度をできるだけ上昇させることは、反応晶析の加速、あるいはリンの除去装置の小型化に貢献する。 The residence time of the phosphoric acid-containing wastewater in the reaction crystallization tank becomes shorter in proportion to the degree of supersaturation. The residence time of the phosphoric acid containing waste water in a reaction crystallization tank becomes short, so that supersaturation degree is enlarged by the electricity supply etc. in an electrolytic tank. Furthermore, since the residence time can be shortened, the volume of the reaction crystallization tank can be reduced. Therefore, in the formation of the supersaturated state, increasing the pH and the calcium ion concentration as much as possible within a range where precipitation does not occur contributes to acceleration of the reaction crystallization or downsizing of the phosphorus removal apparatus.
なお、溶解度積は、温度が一定であれば一定値を示す。このため、リン酸含有排水中のカルシウムイオン濃度とpHが決まれば、溶解度積からリン酸含有排水中に含まれるリン成分の濃度も決定される。従って、カルシウムイオン濃度とpHとを所定の範囲に調節することにより、晶析後の排水のリン酸濃度をほぼ一定の範囲に入るようにすることができる。 The solubility product shows a constant value if the temperature is constant. Therefore, if the calcium ion concentration and pH in the phosphoric acid-containing wastewater are determined, the concentration of the phosphorus component contained in the phosphoric acid-containing wastewater is also determined from the solubility product. Therefore, by adjusting the calcium ion concentration and the pH within a predetermined range, the phosphoric acid concentration of the waste water after crystallization can be made to fall within a substantially constant range.
また、上記リンの除去装置において、陰極室の壁等は、ガラス、アクリル樹脂などの透明な部材で構成することが好ましい。これにより、陰極室内のリン酸含有排水中に沈殿が析出したか否かを、目視により確認することが可能となる。 In the phosphorus removing apparatus, the cathode chamber wall and the like are preferably made of a transparent member such as glass or acrylic resin. As a result, it is possible to visually confirm whether or not a precipitate is deposited in the phosphoric acid-containing wastewater in the cathode chamber.
また、上記リンの除去装置は、肥大した種結晶(つまり、リン含有結晶)を反応晶析槽から排出するために、結晶引抜手段を具備していてもよい。この結晶引抜手段は、当該分野で公知のものから構成することができる。 The phosphorus removal apparatus may include a crystal drawing means for discharging the enlarged seed crystal (that is, phosphorus-containing crystal) from the reaction crystallization tank. This crystal drawing means can be constructed from those known in the art.
実施の形態2
リンの除去装置が、リン酸含有排水の水質を計測する手段を有する場合について、図4を参照しながら説明する。図4において、図3と同じ構成要素には同じ番号を付している。
図4のリンの除去装置40は、上記実施の形態1のリンの除去装置の他に、陰極室内のリン酸含有排水の水質を計測する計測手段41をさらに備える。なお、図4において、攪拌手段および反応晶析槽は示していない。ここで、リン酸含有排水の水質とは、リン酸成分の濃度、pH、およびカルシウムイオン濃度をいう。
Embodiment 2
A case where the phosphorus removing device has means for measuring the water quality of the phosphoric acid-containing waste water will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the same components as those in FIG.
The
上記リン酸含有排水の水質を計測する計測手段41は、pH、カルシウムイオン濃度およびリン酸濃度のうちの少なくとも1種を測定することが好ましい。
例えば、上記計測手段41がpHを計測する場合、この測定結果に基づいて、通電手段を制御して、リン酸含有排水のpHを一定に維持するようにすることができる。なお、この場合、計測手段からの測定値に基づいて、リン酸含有排水のpHが所定の範囲に維持されるように通電手段を制御するpH制御手段を有することが好ましい。
The measuring means 41 that measures the water quality of the phosphoric acid-containing wastewater preferably measures at least one of pH, calcium ion concentration, and phosphoric acid concentration.
For example, when the measuring means 41 measures pH, the energizing means can be controlled based on the measurement result to keep the pH of the phosphoric acid-containing waste water constant. In this case, it is preferable to have pH control means for controlling the energization means so that the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is maintained within a predetermined range based on the measurement value from the measurement means.
リン酸濃度やアルカリ度の安定したリン酸含有排水の場合、上記のように、リン酸含有排水のpHが一定に維持されるので、陽極水のカルシウムイオン濃度を調整して、リン酸含有排水のカルシウムイオン濃度を制御すればよい。
しかし、リン酸濃度やアルカリ度が不安定な排水の場合は、計測手段41でリン酸含有排水のpHを測定するともに通電手段を制御して、陰極室内のリン酸含有排水に沈殿ができないように、pHを一定に調節することができる。なお、pHを調節してもリン酸含有排水に沈殿が生じる場合には、陽極水のカルシウムイオン濃度を調節することにより、リン酸含有排水に沈殿ができないようにする。
In the case of phosphoric acid-containing wastewater with stable phosphoric acid concentration and alkalinity, as described above, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is kept constant. What is necessary is just to control the calcium ion concentration.
However, in the case of wastewater with unstable phosphoric acid concentration or alkalinity, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is measured by the measuring means 41 and the current-carrying means is controlled so that the phosphoric acid-containing wastewater in the cathode chamber cannot be precipitated. In addition, the pH can be adjusted to be constant. If precipitation occurs in the phosphoric acid-containing wastewater even when the pH is adjusted, the calcium ion concentration of the anode water is adjusted so that precipitation does not occur in the phosphoric acid-containing wastewater.
このようにして、リン酸含有排水中でのリン酸凝集を避けつつ、リン酸含有排水をカルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和度が高い状態、つまりより晶析し易い状態にすることができる。
また、本実施形態においては、上記のようにリン酸含有排水のpHを測定し、そのpHを制御することができるため、リン酸含有排水を陰極室に連続的に通水して、処理を安定に続けることが可能となる。
In this way, while avoiding phosphoric acid aggregation in the phosphoric acid-containing wastewater, the phosphoric acid-containing wastewater can be brought into a state where the supersaturation degree of calcium hydroxyapatite is high, that is, a state in which crystallization is easier.
In the present embodiment, since the pH of the phosphoric acid-containing wastewater can be measured and controlled as described above, the phosphoric acid-containing wastewater is continuously passed through the cathode chamber for treatment. It becomes possible to continue stably.
陰極室において、上記のように、リン酸含有排水のpHは8.5以上10以下に調節されることが好ましい。 In the cathode chamber, as described above, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is preferably adjusted to 8.5 or more and 10 or less.
また、計測手段41は、リン酸含有排水のpHとカルシウムイオン濃度の両方を計測してもよい。リン酸含有排水に含まれるリン酸濃度には幅がある。このため、計測手段で、リン酸含有排水のpHとカルシウムイオン濃度を測定し、その測定結果に基づいて、リン酸含有排水のpHとカルシウムイオン濃度が所定の範囲になるように、通電の電力および陽極水のカルシウムイオン濃度を調節することが好ましい。上記と同様に、陰極室内のリン酸含有排水のpHは8.5以上10以下であることが好ましく、そのカルシウムイオン濃度は20mg/L以上100mg/L以下であることが好ましい。 Moreover, the measuring means 41 may measure both the pH and the calcium ion concentration of the phosphoric acid-containing waste water. There is a range in the phosphoric acid concentration contained in the phosphoric acid-containing wastewater. For this reason, the measurement means measures the pH and calcium ion concentration of the phosphoric acid-containing wastewater, and based on the measurement results, the electric power for energization is adjusted so that the pH and calcium ion concentration of the phosphoric acid-containing wastewater are within a predetermined range. It is preferable to adjust the calcium ion concentration of the anode water. Similarly to the above, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater in the cathode chamber is preferably 8.5 or more and 10 or less, and the calcium ion concentration is preferably 20 mg / L or more and 100 mg / L or less.
pHおよびカルシウムイオン濃度の測定ならびにその制御は、1日に一回程度でよい。リン酸含有排水の水質が安定している場合には、1月に1度から1年に一度などの測定間隔であっても、リンの除去処理を安定して行うことができる。 The measurement and control of pH and calcium ion concentration may be about once a day. When the water quality of the phosphoric acid-containing wastewater is stable, the phosphorus removal process can be performed stably even at a measurement interval such as once a month to once a year.
リン酸含有排水のpHは、例えば、pHセンサを、リン酸含有排水中にインラインで投入して計測することができる。
カルシウムイオン濃度の測定は、JIS K0102工場排水試験方法に準拠して行うことができる。この場合、キレート滴定法、フレーム原子吸光法またはICP発光分光分析法のいずれかの方法で、カルシウムイオン濃度が定量される。例えば、カルシウムイオン濃度は、リン酸含有排水の一部をポンプにより自動的にサンプリングして、自動でキレート滴定するインライン測定システムを用いて測定することができる。また、カルシウムイオン電極を備えるカルシウムイオンメータを用いて、カルシウムイオン濃度を測定することもできる。
The pH of the phosphoric acid-containing wastewater can be measured, for example, by introducing a pH sensor in-line into the phosphoric acid-containing wastewater.
The calcium ion concentration can be measured according to the JIS K0102 factory drainage test method. In this case, the calcium ion concentration is quantified by any one of chelate titration, flame atomic absorption, or ICP emission spectroscopic analysis. For example, the calcium ion concentration can be measured using an in-line measurement system that automatically samples a portion of the phosphoric acid-containing wastewater with a pump and automatically performs chelate titration. Moreover, a calcium ion concentration can also be measured using a calcium ion meter provided with a calcium ion electrode.
また、本実施形態の場合にも、リン酸含有排水中での沈殿の生成を目視で確認できるように、陰極室の壁等が透明な部材から構成されることが好ましい。 Moreover, also in this embodiment, it is preferable that the wall of a cathode chamber, etc. are comprised from a transparent member so that the production | generation of the precipitation in phosphoric acid containing waste water can be confirmed visually.
また、上記pHの制御および/または陽極水のカルシウムイオン濃度の制御は、上記計測手段の測定結果に基づいて、通電手段の電力を調節するpH制御手段または以下の実施形態3に記載されるカルシウムイオン濃度調節手段によって行われるようにしてもよい。 Further, the control of the pH and / or the control of the calcium ion concentration of the anodic water is performed by adjusting the power of the energizing means based on the measurement result of the measuring means or the calcium described in the third embodiment below. It may be performed by ion concentration adjusting means.
また、計測手段41は、リン酸濃度をさらに測定してもよい。これにより、リン酸含有排水に含まれるリン酸濃度に応じて、リン酸含有排水のpHやカルシウムイオン濃度を調節することが可能となる。この場合にも、上記のように、計測手段41からの出力に基づいて通電手段を制御する制御手段を設けることが好ましい。
Further, the measuring means 41 may further measure the phosphoric acid concentration. Thereby, according to the phosphoric acid concentration contained in phosphoric acid containing wastewater, it becomes possible to adjust pH and calcium ion concentration of phosphoric acid containing wastewater. Also in this case, as described above, it is preferable to provide a control unit that controls the energization unit based on the output from the
実施の形態3
リンの除去装置が、陽極水のカルシウムイオン濃度を調節するためのカルシウムイオン濃度調節手段を備える場合について、図5を参照しながら説明する。なお、図5において、図3と同じ構成要素には同じ番号を付している。
図5のリンの除去装置50は、上記実施の形態1のリンの除去装置の他に、陽極室32内の陽極水のカルシウムイオン濃度を調節するカルシウムイオン濃度調節手段を備える。なお、図5において、攪拌手段および反応晶析槽は示していない。
Embodiment 3
A case where the phosphorus removing device includes calcium ion concentration adjusting means for adjusting the calcium ion concentration of the anode water will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same components as those in FIG.
The
図5に示されるカルシウムイオン濃度調節手段は、カルシウムイオン含有水溶液を収容する収容槽51およびカルシウムイオン含有溶液を循環させるためのポンプ52を備える。ここで、上記カルシウムイオン含有溶液としては、陽極水のカルシウムイオン濃度よりも高いカルシウムイオン濃度を有する溶液を用いることができる。
The calcium ion concentration adjusting means shown in FIG. 5 includes a
例えば、陽極水に含まれるカルシウムイオンがリン酸含有排水に移動して、陽極水のカルシウムイオン濃度が低下した場合、収容槽51に収容されたカルシウムイオン含有溶液をポンプ52により陽極室32に循環流通させ、陽極水のカルシウムイオン濃度を高めることができる。
なお、収容槽51に、カルシウムイオン交換樹脂を充填し、陽極水を通水することによって、陽極水中の水素イオンをカルシウムイオンに交換して、陽極水に供給することもできる。
For example, when calcium ions contained in the anode water move to the phosphoric acid-containing waste water and the calcium ion concentration in the anode water decreases, the calcium ion-containing solution stored in the
In addition, by filling the
図5には、カルシウムイオン濃度調節手段が、1つの収容槽と1つのポンプを有する場合を示した。図5のような構成以外にも、例えば、収容槽およびポンプを、それぞれ2つずつ用意して、一方には、陽極水よりもカルシウムイオン濃度が高い溶液を収容する。他方には、陽極水よりカルシウムイオン濃度が低い溶液を収容する。これにより、陰極室のリン酸含有排水に結晶が生じないように、リン酸含有排水中のカルシウムイオンの濃度を高めることができる。一方、リン酸含有排水中に結晶が生じた場合、陽極水よりカルシウムイオン濃度が低い溶液を収容した収容槽に陽極水を循環させて、陽極水のカルシウムイオンの濃度を低下させる。これにより、リン酸含有排水中のカルシウムイオン濃度を調節することが可能となる。なお、この場合にも、上記のように、リン酸含有排水のカルシウムイオン濃度は20mg/L〜100mg/Lに調節されることが好ましい。 5 shows, calcium ion concentration adjusting means, shows a case that have a single storage tank and one pump. Besides configuration shown in FIG. 5, for example, a storage tank and pump, respectively are two by two is prepared, on one, the calcium ion concentration than the anode water to accommodate the high solution. On the other hand, a solution having a calcium ion concentration lower than that of the anode water is accommodated. Thereby, the density | concentration of the calcium ion in a phosphoric acid containing waste water can be raised so that a crystal | crystallization may not arise in the phosphoric acid containing waste water of a cathode chamber. On the other hand, when crystals are generated in the phosphoric acid-containing wastewater, the anode water is circulated in a storage tank containing a solution having a calcium ion concentration lower than that of the anode water, thereby reducing the concentration of calcium ions in the anode water. Thereby, it becomes possible to adjust the calcium ion concentration in the phosphoric acid-containing waste water. In this case as well, as described above, the calcium ion concentration of the phosphoric acid-containing waste water is preferably adjusted to 20 mg / L to 100 mg / L.
また、実施の形態2に示される計測手段を有する場合、計測手段で計測されたリン酸含有排水のカルシウムイオン濃度の計測値に基づいて、リン酸含有排水のカルシウムイオンが所定の範囲になるように、陽極水のカルシウムイオン濃度を、カルシウムイオン濃度調節手段が調節するようにしてもよい。 Moreover, when it has a measuring means shown in Embodiment 2, based on the measured value of the calcium ion concentration of the phosphoric acid containing wastewater measured by the measuring means, so that the calcium ion of phosphoric acid containing wastewater becomes a predetermined range. In addition, the calcium ion concentration adjusting means may adjust the calcium ion concentration of the anode water.
また、陰極室内のリン酸含有排水にカルシウムイオン含有溶液を直接供給することにより、リン酸含有排水のカルシウムイオン濃度を調節してもよい。この供給は、例えば、カルシウムイオン供給手段(図示せず)によって行うことができる。カルシウムイオン供給手段は、例えば、カルシウムイオン含有溶液を収容する収容槽とカルシウムイオン含有溶液を収容槽から陰極室に移送するための移送手段とから構成することができる。このとき、陽極室に収容される陽極水は、カルシウムイオンを含んでいてもよいし、含まなくてもよい。 Alternatively, the calcium ion concentration of the phosphoric acid-containing wastewater may be adjusted by directly supplying the calcium ion-containing solution to the phosphoric acid-containing wastewater in the cathode chamber. This supply can be performed by, for example, calcium ion supply means (not shown). The calcium ion supply means can be composed of, for example, a storage tank that stores the calcium ion-containing solution and a transfer means for transferring the calcium ion-containing solution from the storage tank to the cathode chamber. At this time, the anode water accommodated in the anode chamber may or may not contain calcium ions.
なお、陰極室内のリン酸含有排水には、予め所定濃度のカルシウムイオンが含まれている場合が多い。このため、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和度の制御は、陰極室内のリン酸含有排水のpHを調節することのみで行うことができる。
この場合、リン酸含有排水のpHのみを、電気分解時の電力を制御することにより調節すればよいので、電気分解時の電力の制御が比較的容易となる。
In many cases, the phosphoric acid-containing wastewater in the cathode chamber contains a predetermined concentration of calcium ions in advance. For this reason, the supersaturation degree of calcium hydroxyapatite can be controlled only by adjusting the pH of the phosphoric acid-containing waste water in the cathode chamber.
In this case, since only the pH of the phosphoric acid-containing wastewater has to be adjusted by controlling the power during electrolysis, control of the power during electrolysis is relatively easy.
実施の形態4
リンの除去装置が、リン含有結晶を分離したのちの排水を中和するための中和槽を有する場合について、図6を参照しながら説明する。なお、図6において、図3と同じ構成要素には同じ番号を付している。
図6のリンの除去装置60は、上記実施の形態1のリンの除去装置の他に、リン含有結晶が分離され、反応晶析槽から排出された排水を中和するための中和槽61をさらに備える。本実施形態において、中和槽61は反応晶析槽39と連通している。なお、図6において、攪拌手段は示していない。
Embodiment 4
The case where the phosphorus removing device has a neutralization tank for neutralizing the waste water after separating the phosphorus-containing crystals will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the same components as those in FIG.
In addition to the phosphorus removal apparatus of the first embodiment, the
反応晶析槽から排出された排水は、例えば、下水道等に排出される。この場合、反応晶析槽から排出された排水のpHは、排出基準である5.8以上8.6以下であることが好ましい。しかしながら、その排水のpHが8.6以下にならない場合がある。そのような場合には、その排水を中和する必要がある。 The wastewater discharged from the reaction crystallization tank is discharged into, for example, a sewer. In this case, the pH of the waste water discharged from the reaction crystallization tank is preferably 5.8 or more and 8.6 or less which is the discharge standard. However, the pH of the drainage may not be 8.6 or less. In such a case, it is necessary to neutralize the waste water.
本実施形態において、反応晶析後の排水の中和は以下のようにして行うことができる。
反応晶析槽から排出された排水を中和槽61に導入するとともに、陽極室中にある陽極水を中和槽61に導入する。この陽極水は酸性であるため、その排水のpHを、5.8以上8.6以下に低下させることができる。ここで、酸性の陽極水は、移送手段62により、陽極室32から中和槽61に移送される。
In this embodiment, neutralization of the waste water after reaction crystallization can be performed as follows.
The waste water discharged from the reaction crystallization tank is introduced into the
このように、反応晶析槽から排出された排水のpHが高い場合でも、酸性の陽極水を用いることにより、外部から中和薬剤を添加することなく、その排水を中和することができる。 Thus, even when the pH of the wastewater discharged from the reaction crystallization tank is high, the wastewater can be neutralized without adding a neutralizing agent from the outside by using acidic anode water.
さらに、陽極水として塩化カルシウム水溶液が用いられる場合、電気分解により塩素や次亜塩素酸が生成する。このような陽極水を用いることにより、リン酸含有排水を消毒脱臭することもできる。
また、中和後の排水は、そのまま外部に排出してもよいし、または生物処理槽に移送し、そこで再度処理してもよい。
Further, when an aqueous calcium chloride solution is used as the anode water, chlorine and hypochlorous acid are generated by electrolysis. By using such anodized water, the phosphoric acid-containing waste water can be disinfected and deodorized.
The neutralized waste water may be discharged to the outside as it is, or may be transferred to a biological treatment tank and treated there again.
実施の形態5
リンの除去装置が、リン成分をより効率的に除去するために、反応晶析槽から排出された排水の一部を陰極室から排出されたリン酸含有排水と混合するための循環手段を備える場合について、図7を参照しながら説明する。なお、図7において、図6と同じ構成要素には同じ番号を付している。また、図7においても、攪拌手段は図示していない。
図7のリンの除去装置70は、上記実施の形態5に示されるリンの除去装置60の他に、反応晶析槽39から排出された排水の少なくとも一部を陰極室33から排出されたリン酸含有排水と混合するための循環手段71を備える。
Embodiment 5
The phosphorus removing device includes a circulation means for mixing a part of the waste water discharged from the reaction crystallization tank with the phosphoric acid-containing waste water discharged from the cathode chamber in order to more efficiently remove the phosphorus component. The case will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the same components as those in FIG. Also in FIG. 7, the stirring means is not shown.
In addition to the
反応晶析槽39から排出された排水の少なくとも一部を、循環手段71により、陰極室33から排出されたリン酸含有排水と混合して、再び反応晶析槽39に導入する。これにより、反応晶析槽から排出された排水中のカルシウムアパタイト構成要素が、種結晶と接触する機会が増大し、反応晶析する割合が向上する。従って、リン酸含有排水におけるリンの除去効率を向上させることができる。
さらに、反応晶析槽39から排出された排水のpHが高い場合でも、移送手段62により移送された陽極水を用いて、中和槽61で中和することができる。
At least a part of the wastewater discharged from the
Furthermore, even when the pH of the waste water discharged from the
実施の形態6
リンの除去装置が反応晶析槽を備えず、陰極室に種結晶が導入されている場合について、図8を参照しながら説明する。なお、図8において、図1と同じ構成要素には同じ番号を付している。また、図8においても、攪拌手段は図示していない。
図8のリンの除去装置80は、上記実施の形態1とは異なり、反応晶析槽を有さず、陰極室33に種結晶81が導入されている。これにより、陰極室33において、過飽和状態の形成と晶析反応とを同時に行うことができる。
Embodiment 6
A case where the phosphorus removal apparatus does not include a reaction crystallization tank and a seed crystal is introduced into the cathode chamber will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the same components as those in FIG. Also in FIG. 8, the stirring means is not shown.
Unlike the first embodiment, the
この場合、定期的にメンテナンスを行い、また逆洗手段(図示せず)を用いて、陰極36、陽イオン交換膜34、陰極室33の壁面等にスケールが付着しないようにする必要がある。また、肥大した種結晶の引抜手段(図示せず)や肥大化した種結晶の分離手段(図示せず)を設けることが好ましい。
In this case, it is necessary to perform regular maintenance and to prevent the scale from adhering to the
実施の形態7
図9に、本発明のさらに別の実施形態にかかるリンの除去装置を示す。図9において、図3と同じ構成要素には同じ番号を付している。
図9のリンの除去装置90は、図3のリンの除去装置と異なり、電解槽に隔膜が配置されていない。また、図9のリンの除去装置は、電解槽において通電された後のリン酸含有排水にカルシウムイオンを供給するカルシウムイオン供給手段91を備える。
Embodiment 7
FIG. 9 shows a phosphorus removing apparatus according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those in FIG.
The
上記のように、可溶性のリン成分をカルシウムヒドロキシアパタイトとして取り除く場合、リン酸含有排水のpHと、リン酸含有排水に含まれるカルシウムイオン濃度を調節する必要がある。本実施形態においては、リン酸含有排水のpHを調節し、次いで、カルシ
ウムイオン濃度を調節している。
As described above, when removing the soluble phosphorus component as calcium hydroxyapatite, it is necessary to adjust the pH of the phosphoric acid-containing wastewater and the concentration of calcium ions contained in the phosphoric acid-containing wastewater. In the present embodiment, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is adjusted, and then the calcium ion concentration is adjusted.
まず、可溶性のリン成分を含むリン酸含有排水が、電解槽31に導入される。電解槽31には、攪拌手段37、ならびに陽極35および陰極36が隔膜を介することなく配置されている。
First, phosphoric acid-containing wastewater containing a soluble phosphorus component is introduced into the
次に、このリン酸含有排水のpHが、カルシウムヒドロキシアパタイトの晶析反応に適したpHに調節される。pHの調節は、上記と同様に、通電手段38を用いて、陽極35と陰極36の間に通電して、リン酸含有排水を電気分解することにより行われる。
Next, the pH of the phosphoric acid-containing waste water is adjusted to a pH suitable for the crystallization reaction of calcium hydroxyapatite. In the same manner as described above, the pH is adjusted by energizing between the
この電気分解により、陰極36では、上記式(1)に示されるように、水酸化物イオン(OH-)が生じる。この水酸化物イオンにより、陰極近傍のリン酸含有排水はアルカリ性となる。
リン酸含有排水が、塩化物イオンをさらに含む場合には、上記式(2)〜(4)に示されるように、水素イオン(H+)が生じる。
By this electrolysis, hydroxide ions (OH − ) are generated at the
When the phosphoric acid-containing wastewater further contains chloride ions, hydrogen ions (H + ) are generated as shown in the above formulas (2) to (4).
本実施形態においては、電解槽に設置された陽極と陰極との間に、隔膜を有さない。よって、このとき、電解槽内のリン酸含有排水では、以下の式:
H++OH- → H2O (5)
に示される中和反応が起こる。しかし、実験の結果、完全な中性にはならず、リン酸含有排水のpHは8〜9の範囲になる。このpHの範囲は、カルシウムヒドロキシアパタイトの晶析反応にとって好適である。さらに、本実施形態において、電気分解の条件等を調節することにより、リン酸含有排水のpHを8.5以上9以下の範囲にすることが好ましい。これにより、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和度がさらに大きくすることができる。
In this embodiment, there is no diaphragm between the anode and the cathode installed in the electrolytic cell. Therefore, at this time, in the phosphoric acid-containing wastewater in the electrolytic cell, the following formula:
H + + OH − → H 2 O (5)
The neutralization reaction shown in FIG. However, as a result of the experiment, it is not completely neutral, and the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is in the range of 8-9. This pH range is suitable for the crystallization reaction of calcium hydroxyapatite. Furthermore, in this embodiment, it is preferable to adjust the pH of the phosphoric acid-containing waste water to a range of 8.5 or more and 9 or less by adjusting electrolysis conditions and the like. Thereby, the supersaturation degree of calcium hydroxyapatite can be further increased.
本実施形態においても、上記実施の形態1と同様に、電極には、チタンイオンが溶出しないように白金めっきしたチタン電極を用いることが好ましい。また、上記電気分解の条件としては、電圧は5〜50Vであり、電流は電極表面積あたり2〜600A/m2であることが好ましい。 Also in the present embodiment, as in the first embodiment, it is preferable to use a platinum-plated titanium electrode so that titanium ions are not eluted. Further, as the electrolysis conditions, the voltage is preferably 5 to 50 V, and the current is preferably 2 to 600 A / m 2 per electrode surface area.
従来のアルカリ薬注においては、アルカリ薬剤が添加された部分のpHが局所的に高くなるとともに、リンとカルシウムからなる塩の過飽和度も大きくなって、凝集が生じる場合がある。一方、本発明では、リン酸含有排水において電気分解を行うことにより、電極面全体から水酸化物イオンが供給されるため、その水酸化物イオンがリン酸含有排水へ供給されるときの均一性が従来の場合と比較して向上することとなる。 In the conventional alkaline chemical injection, the pH of the portion to which the alkaline chemical is added is locally increased, and the supersaturation degree of the salt composed of phosphorus and calcium is increased, which may cause aggregation. On the other hand, in the present invention, since hydroxide ions are supplied from the entire electrode surface by performing electrolysis in the phosphoric acid-containing wastewater, uniformity when the hydroxide ions are supplied to the phosphoric acid-containing wastewater. Is improved as compared with the conventional case.
なお、本実施形態においても、上記実施の形態1と同様に、電解槽に収容されたリン酸含有排水中のイオン種の分布を均質化するために、リン酸含有排水を攪拌することが好ましい。また、攪拌手段についても、上記実施の形態1と同様のものを用いることができる。
さらに、リン酸含有排水を攪拌することにより、上記式(5)に示される中和反応を迅速に行わせることも可能となる。
In this embodiment as well, as in the first embodiment, it is preferable to stir the phosphoric acid-containing wastewater in order to homogenize the distribution of ionic species in the phosphoric acid-containing wastewater contained in the electrolytic cell. . In addition, the same stirring means as that in the first embodiment can be used.
Furthermore, by stirring the phosphoric acid-containing wastewater, the neutralization reaction represented by the above formula (5) can be quickly performed.
次に、pHが調節され、電解槽から排出されたリン酸含有排水に、カルシウムイオンが供給される。このカルシウムイオンの供給は、カルシウムイオン供給手段91により行われる。カルシウムイオンの供給は、pHが調節されたリン酸含有排水にカルシウムイオンを含む水溶液を添加することにより行ってもよいし、水に溶解してカルシウムイオンを生成する塩をリン酸含有排水に添加することにより行ってもよい。
なお、供給手段91は、カルシウムイオンを含む水溶液等を収容するタンクと、その水溶液等を移送する移送手段などから構成することができる。移送手段としては、例えば、弁やポンプ、あるいは弁とポンプを組み合わせたもの等を用いることができる。
カルシウムイオンを含む水溶液としては、上記実施の形態1と同様なものを用いることができる。塩化カルシウム、水酸化カルシウム、石膏、副生石膏などを、リン酸含有排水に直接添加してもよい。
なお、供給手段91によりカルシウムイオンが供給されたリン酸含有排水のカルシウムイオン濃度は、上記実施の形態1と同様に、20mg/L〜100mg/Lであることが好ましい。
Next, the pH is adjusted, and calcium ions are supplied to the phosphoric acid-containing wastewater discharged from the electrolytic cell. This supply of calcium ions is performed by the calcium ion supply means 91. Supply of calcium ions may be performed by adding an aqueous solution containing calcium ions to a phosphate-containing wastewater whose pH is adjusted, or a salt that dissolves in water to produce calcium ions is added to the phosphate-containing wastewater. It may be done by doing.
In addition, the supply means 91 can be comprised from the tank which accommodates the aqueous solution etc. which contain calcium ion, the transfer means etc. which transfer the aqueous solution etc. As the transfer means, for example, a valve, a pump, or a combination of a valve and a pump can be used.
As the aqueous solution containing calcium ions, the same solution as in the first embodiment can be used. Calcium chloride, calcium hydroxide, gypsum, byproduct gypsum and the like may be added directly to the phosphoric acid-containing waste water.
In addition, it is preferable that the calcium ion concentration of the phosphoric acid containing waste_water | drain with which the calcium ion was supplied by the supply means 91 is 20 mg / L-100 mg / L similarly to the said
リン酸含有排水のカルシウムイオン濃度と水酸化物イオン濃度を調節した場合、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和状態が形成されると同時に、炭酸カルシウムの過飽和も形成されることがある。よって、リン酸含有排水中のカルシウムイオン濃度の増加により、炭酸カルシウムが沈殿する可能性がある。
炭酸カルシウムの沈殿が生じると、カルシウムヒドロキシアパタイトの原料であるカルシウムイオンが減少するため、カルシウムヒドロキシアパタイトを生成するリン晶析反応が生じなくなる可能性がある。さらには、この炭酸カルシウムは、汚泥やスケールの原因物質となる。
従って、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和度をできるだけ高くするともに、炭酸カルシウムの過飽和度はできるだけ低くすることが好ましい。
When the calcium ion concentration and the hydroxide ion concentration of the phosphoric acid-containing wastewater are adjusted, a supersaturated state of calcium hydroxyapatite may be formed at the same time as supersaturation of calcium carbonate may be formed. Therefore, there is a possibility that calcium carbonate precipitates due to an increase in the calcium ion concentration in the phosphoric acid-containing waste water.
When precipitation of calcium carbonate occurs, calcium ions, which are raw materials for calcium hydroxyapatite, decrease, and there is a possibility that a phosphorus crystallization reaction that produces calcium hydroxyapatite does not occur. Furthermore, this calcium carbonate becomes a causative substance of sludge and scale.
Therefore, it is preferable to make the supersaturation degree of calcium hydroxyapatite as high as possible and make the supersaturation degree of calcium carbonate as low as possible.
図10に、炭酸カルシウムの溶解度曲線を示す。ここで、縦軸は、溶液中のカルシウムイオン濃度(Cca)の対数をとったもの、横軸はその溶液のpHである。
炭酸カルシウムの溶解度曲線は、溶液のアルカリ度によって異なる。例えば、同じpHであっても、溶液のアルカリ度が小さい場合には、溶液中のカルシウムイオン濃度(Cca)が高くならないと、炭酸カルシウムの沈殿は生じない。なお、アルカリ度とは、溶液中に存在する重炭酸イオン、炭酸イオン、水酸化物などの量に関連し、その溶液を所定のpHにするのに要する水素イオンの量(酸の量)で表す。
FIG. 10 shows the solubility curve of calcium carbonate. Here, the vertical axis represents the logarithm of the calcium ion concentration (C ca ) in the solution, and the horizontal axis represents the pH of the solution.
The solubility curve of calcium carbonate varies depending on the alkalinity of the solution. For example, even when the pH is the same, when the alkalinity of the solution is small, calcium carbonate precipitation does not occur unless the calcium ion concentration (C ca ) in the solution is increased. The alkalinity is related to the amount of bicarbonate ion, carbonate ion, hydroxide, etc. present in the solution, and is the amount of hydrogen ion (acid amount) required to bring the solution to a predetermined pH. To express.
図10において、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和状態を形成するのに必要とされるpHおよびカルシウムイオン濃度が点bであるとする。また、リン酸含有排水は、点aに示すpHおよびカルシウムイオン濃度を有しているとする。 In FIG. 10, it is assumed that the pH and calcium ion concentration required to form a supersaturated state of calcium hydroxyapatite are point b. Further, it is assumed that the phosphoric acid-containing wastewater has a pH and a calcium ion concentration indicated by point a.
点aの場合には、アルカリ度の大小によらず、炭酸カルシウムが析出することは少ない。しかし、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和形成に必要とされる点bの場合には、カルシウムイオン濃度が炭酸カルシウムの溶解度曲線を超えているため、そのアルカリ度が小さくすることが好ましい。例えば、酸状態で空気を吹き込む手段などの脱炭酸手段等を用いることにより、アルカリ度を低減させることができる。 In the case of point a, calcium carbonate is rarely precipitated regardless of the degree of alkalinity. However, in the case of point b required for supersaturation formation of calcium hydroxyapatite, it is preferable to reduce the alkalinity because the calcium ion concentration exceeds the solubility curve of calcium carbonate. For example, the alkalinity can be reduced by using a decarboxylation means such as a means for blowing air in an acid state.
本実施形態においては、上記のように、リン酸含有排水のpHを調節したのち、リン酸含有排水のカルシウムイオン濃度を増加させることが好ましい。これにより、電解槽内のリン酸含有排水において、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和度を十分に高めながら、炭酸カルシウムがほとんど析出しないようにすることが可能となる。
さらに、電解槽にて、炭酸カルシウムの沈殿が生じにくいため、汚泥やスケールも生じにくい。
In the present embodiment, as described above, it is preferable to increase the calcium ion concentration of the phosphoric acid-containing wastewater after adjusting the pH of the phosphoric acid-containing wastewater. Thereby, in the phosphoric acid containing waste water in an electrolytic cell, it becomes possible to make calcium carbonate hardly precipitate, fully increasing the supersaturation degree of calcium hydroxyapatite.
Further, since precipitation of calcium carbonate hardly occurs in the electrolytic cell, sludge and scale are hardly generated.
なお、リン酸含有排水のカルシウムイオン濃度を先に調節したりなどすると、電解槽において炭酸カルシウムが沈殿しやすい状態になり、電解槽が汚染される可能性がある。しかしながら、リン酸含有排水のpHが6以下である場合や、リン酸含有排水へのカルシウムイオンの添加量が少ない場合には、リン酸含有排水のpHを調節する前に、リン酸含有排水のカルシウムイオン濃度を増加させても、炭酸カルシウムが析出することはほとんど
ない。
If the calcium ion concentration of the phosphoric acid-containing wastewater is adjusted first, calcium carbonate is likely to precipitate in the electrolytic cell, and the electrolytic cell may be contaminated. However, when the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is 6 or less, or when the amount of calcium ions added to the phosphoric acid-containing wastewater is small, before adjusting the pH of the phosphoric acid-containing wastewater, Even when the calcium ion concentration is increased, calcium carbonate is hardly precipitated.
次に、反応晶析槽39において、カルシウムイオンを供給され、カルシウムヒドロキシアパタイトが過飽和状態となったリン酸含有排水からカルシウムヒドロキシアパタイトを晶析させる。
Next, in the
また、本実施形態において、反応晶析槽39において晶析反応により生成するカルシウムヒドロキシアパタイトを分離回収する結晶引抜手段を備えることが好ましい。
Moreover, in this embodiment, it is preferable to provide a crystal drawing means for separating and collecting calcium hydroxyapatite produced by the crystallization reaction in the
また、リン酸含有排水に既に含まれるカルシウムイオン濃度が高い場合がある。このような場合、電解槽31において、リン酸含有排水のpHを8〜9に調節すると、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和度が高くなってしまい、凝集核が形成され、カルシウムヒドロキシアパタイトの沈殿が生じることがある。このため、本実施形態においても、電解槽の内部を観察することができる観察手段を備えることが好ましい。この観察手段として、電解槽の内部を観察できるものであれば、どのようなものを用いてもよい。また、電解槽の少なくとも一部をガラス、アクリル樹脂などの透明な部材で構成することにより、リン酸含有排水内に沈殿が形成できたか否かを外部より確認できるようにしてもよい。これにより、カルシウムヒドロキシアパタイトの沈殿が析出しないかを確認しながら、沈殿が析出しない範囲でできるだけ通電の電力を高めることが可能となる。
Moreover, the calcium ion concentration already contained in phosphoric acid containing waste water may be high. In such a case, when the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is adjusted to 8 to 9 in the
リン酸含有排水に既に含まれるカルシウムイオンの濃度が高い場合には、リン酸含有排水のpHを電解槽でできるだけ高めることにより、電解槽でのリン酸塩凝集を避けつつ、より過飽和度の高い、すなわちより晶析し易い状態で、リン酸含有排水を反応晶析槽へ導くことができる。この場合、カルシウムヒドロキシアパタイトの凝集反応が生じる可能性があるため、電解槽から排出されたリン酸含有排水に、カルシウムイオンを含む溶液を添加しない方がよい。 When the concentration of calcium ions already contained in the phosphoric acid-containing wastewater is high, by increasing the pH of the phosphoric acid-containing wastewater as much as possible in the electrolytic cell, it avoids phosphate aggregation in the electrolytic cell and has a higher degree of supersaturation. That is, the phosphoric acid-containing wastewater can be led to the reaction crystallization tank in a state where crystallization is easier. In this case, since the aggregation reaction of calcium hydroxyapatite may occur, it is better not to add a solution containing calcium ions to the phosphoric acid-containing wastewater discharged from the electrolytic cell.
リン酸含有排水に含まれるリン成分の濃度の変動が小さい場合、上記実施の形態1と同様に、一度、通電手段の電力を制御して、リン酸含有排水のpHを調節すれば、長期間にわたって、通電手段の電力を調整する必要はない。これにより、リン酸含有排水を、電解槽に連続的に通水しながら処理することが可能となる。
リン酸含有排水中のリン成分の濃度の変動が大きい場合には、リン酸含有排水内に沈殿が生じた時点で、再度、通電の電力を調整する。
When the variation in the concentration of the phosphorus component contained in the phosphoric acid-containing wastewater is small, as in the first embodiment, once the electric power of the energizing means is controlled and the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is adjusted, long-term over,必short not to adjust the power of the energization means. Thereby, it becomes possible to process phosphoric acid containing waste water, passing water continuously through an electrolytic cell.
In the case where the concentration of the phosphorus component in the phosphoric acid-containing wastewater varies greatly, the power for energization is adjusted again when precipitation occurs in the phosphoric acid-containing wastewater.
また、本実施形態のリンの除去装置は、電解槽内のリン酸含有排水のpHを計測するpH計測手段を有することが好ましい。これにより、電解槽内のリン酸含有排水のpHを、所定の値または所定の範囲になるように調節することが可能となる。このリン酸含有排水のpHの調節は、陽極と陰極との間の通電の電力を通電手段によって調節することによって行うことができる。なお、通電手段による電力の調節は、pH計測手段からの測定結果に基づいて、通電手段を制御するpH制御手段によって自動的に行われるようにしてもよいし、手動で行ってもよい。このとき、リン酸含有排水のpHは、8.5以上であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the phosphorus removal apparatus of this embodiment has a pH measurement means for measuring the pH of the phosphoric acid-containing wastewater in the electrolytic cell. Thereby, it becomes possible to adjust the pH of the phosphoric acid containing waste water in an electrolytic cell so that it may become a predetermined value or a predetermined range. The pH of the phosphoric acid-containing wastewater can be adjusted by adjusting the power for energization between the anode and the cathode by the energizing means. The adjustment of the power by the energization means may be automatically performed by the pH control means for controlling the energization means based on the measurement result from the pH measurement means, or may be performed manually. At this time, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater is preferably 8.5 or more.
このように、リン酸含有排水のpHを、所定値または所定の範囲になるように予め調節することにより、後にリン酸含有排水に添加されるカルシウムイオンを含む溶液のカルシウムイオン濃度を変化させる必要がほとんどなくなる。これにより、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和状態の形成を安定して行うことができる。 Thus, it is necessary to change the calcium ion concentration of the solution containing calcium ions to be added to the phosphoric acid-containing wastewater later by adjusting the pH of the phosphoric acid-containing wastewater so as to be a predetermined value or a predetermined range. Almost disappears. Thereby, formation of the supersaturated state of calcium hydroxyapatite can be performed stably.
リン酸含有排水のpHの測定およびその制御は、1日に一回程度でよい。リン酸含有排水の水質が安定している場合には、1月に1度から1年に一度などの測定間隔であっても、リン成分の除去処理を安定して行うことができる。 The measurement and control of the pH of the phosphoric acid-containing wastewater may be about once a day. When the water quality of the phosphoric acid-containing wastewater is stable, the phosphorus component removal process can be stably performed even at a measurement interval such as once a month to once a year.
なお、リン酸含有排水のpHは、pHセンサを、リン酸含有排水中にインラインで投入して計測することができる。 The pH of the phosphoric acid-containing wastewater can be measured by introducing a pH sensor in-line into the phosphoric acid-containing wastewater.
図11に示すように、本実施形態のリンの除去装置は、上記実施の形態5と同様に、反応晶析槽39から排出された排水の少なくとも一部を、電解槽31において通電されpHを調節された後のリン酸含有排水と合流および混合する循環手段92を備えることが好ましい。なお、図11において、図9と同じ構成要素には同じ番号が付されている。
これにより、上記と同様に、反応晶析槽から排出された排水中のカルシウムヒドロキシアパタイト構成成分が種結晶と接触する機会を増大させることが可能となる。
As shown in FIG. 11, in the phosphorus removal apparatus of this embodiment, as in the fifth embodiment, at least a part of the waste water discharged from the
Thereby, it becomes possible to increase the chance that the calcium hydroxyapatite constituent component in the waste water discharged from the reaction crystallization tank comes into contact with the seed crystal in the same manner as described above.
なお、図11に示されるリンの除去装置において、反応晶析槽から排出された排水の少なくとも一部は、電解槽から排出され、カルシウムイオンを含む水溶液が添加された後のリン酸含有排水と合流されている。反応晶析槽から排出された少なくとも一部の排水は、電解槽から排出されたリン酸含有排水にカルシウムイオンを含む水溶液が添加される前に、そのリン酸含有排水と混合してもよい。 In the phosphorus removal apparatus shown in FIG. 11, at least part of the waste water discharged from the reaction crystallization tank is discharged from the electrolytic tank, and the phosphoric acid-containing waste water after the addition of the aqueous solution containing calcium ions is added. Have been joined. At least a part of the waste water discharged from the reaction crystallization tank may be mixed with the phosphoric acid-containing waste water before the aqueous solution containing calcium ions is added to the phosphoric acid-containing waste water discharged from the electrolytic tank.
実施の形態8
図12に、本発明のさらに別の実施形態にかかるリンの除去装置を示す。
図12のリンの除去装置100は、リン酸含有排水が収容される電解槽101および2つの電極群を備える。各電極群は、平板状の陽極102、平板状の陰極103およびそれらの間に挟まれた隔膜104からなる。2つの電極群は、陰極103が対向するように、電解槽101に配置されている。また、電解槽には種結晶105が添加されており、電解槽が反応晶析槽としても機能する。なお、隔膜104としては、上記のように、陽イオン交換膜が用いられる。
Embodiment 8
FIG. 12 shows a phosphorus removal apparatus according to still another embodiment of the present invention.
The
図12のリンの除去装置において、電解槽101は、円錐状の下部、円筒状の胴体、およびテーパー状に外側に広がった上部を組み合わせた形状を有している。2つの電極群は、テーパー状に外側に広がった上部にくるように配置されている。
In the phosphorus removal apparatus of FIG. 12, the
図12のリンの除去装置は、ブロアーによる攪拌手段106と、電解槽内の循環路を形成するための円筒状のドラフトチューブ107と、カルシウムイオン供給手段108とをさらに備える。カルシウムイオン供給手段108は、カルシウムイオンを含む水溶液を収容するタンク108aと、その水溶液を電解槽に移送するポンプ108bとから構成されている。また、別の構成の供給手段を用いることもできる。
The phosphorus removing apparatus in FIG. 12 further includes a stirring means 106 using a blower, a
図12のリンの除去装置においては、リン酸含有排水が、ポンプ109により、円錐状の下部から電解槽に所定の速度で導入される。このとき、リン酸含有排水に含まれるカルシウムイオンの濃度が20mg/L未満である場合には、カルシウムイオン供給手段を用いて、リン酸含有排水に含まれるカルシウムイオン濃度を20mg/L〜100mg/Lにすることが好ましい。
なお、リン酸含有排水の電解槽への導入は、上記ポンプ以外の手段を用いてもよい。
In the phosphorus removal apparatus shown in FIG. 12, phosphoric acid-containing wastewater is introduced into the electrolytic cell from the conical lower portion by a
In addition, you may use means other than the said pump for the introduction | transduction to the electrolytic cell of phosphoric acid containing waste_water | drain.
次いで、通電手段(図示せず)を用いて、陽極102と陰極103との間に通電する。通電により、リン酸含有排水が電気分解され、陰極から水酸化物イオンが生成される。生成した水酸化物イオンは、2つの電極群の間のリン酸含有排水に供給され、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和状態が形成される。
Next, electricity is applied between the
電解槽内には、種結晶が移動可能に収容されている。その種結晶が、2つの陰極の間に移動するように、つまり過飽和状態のリン酸含有排水と接触するように、ブロアーからなる攪拌手段106により、種結晶をドラフトチューブ107の内部を上方に移動させる。そうすると、上記と同様に、過飽和状態にあったカルシウムヒドロキシアパタイトが種結晶表面に析出する。
その後、その表面にカルシウムヒドロキシアパタイトが析出した種結晶は、ドラフトチューブの外側を通過して、円錐状の下部に移動する。図12において、円錐状の下部には、肥大した種結晶110が存在している。これらの肥大した種結晶は、例えば、結晶引抜手段(図示せず)により定期的に電解槽から抜き取られることが好ましい。
A seed crystal is movably accommodated in the electrolytic cell. The seed crystal is moved upward in the
Thereafter, the seed crystal on which calcium hydroxyapatite is deposited passes through the outside of the draft tube and moves to the conical lower portion. In FIG. 12, the
リン酸成分を除去した後の排水は、テーパー状に外側に広がった上部からオーバーフローし、外部に排出される。このとき、外部への排出口に、電解槽内のリン酸含有排水に含まれる種結晶やSS成分が移動しないように、図12の左側の電極群が堰板となり、固液分離手段として機能している。 The waste water after removing the phosphoric acid component overflows from the upper part spreading outward in a taper shape and is discharged to the outside. At this time, the electrode group on the left side of FIG. 12 functions as a solid-liquid separation means so that the seed crystals and SS components contained in the phosphoric acid-containing wastewater in the electrolytic cell do not move to the discharge port to the outside. is doing.
次に、本実施形態のリンの除去装置を実際に操作した一例を示す。
電解槽としては、容積が約5Lのものを用いた。また、電解槽には、カルシウムヒドロキシアパタイトからなる種結晶を投入しておいた。種結晶としては、平均粒径0.2mmの粒状のものを用いた。
Next, an example of actually operating the phosphorus removal apparatus of the present embodiment will be shown.
An electrolytic cell having a volume of about 5 L was used. Moreover, a seed crystal made of calcium hydroxyapatite was put in the electrolytic cell. A seed crystal having an average particle diameter of 0.2 mm was used.
トータルリン濃度(TP)5ppmのうち溶解性リン濃度(SP)(つまりリン酸濃度)が4ppmであり、カルシウムイオン濃度が40ppmであるリン酸含有排水を、図12に示されるようなリンの除去装置に、SV2(1/h)の速度で通水した。電解槽の下部より、攪拌手段で1L/minでばっ気を行い、電解槽内部に循環流を形成した。ここで、SV2とは、滞留時間30分となるような通水速度である。
陽極と陰極との間に20Vの電圧を印加し、リン酸含有排水を電気分解した。陰極近傍のリン酸含有排水のリン濃度を経時的に測定した。1時間後には、そのリン酸濃度の値は減少し、1時間後には、その値は安定し、1.5ppmとなっていた。このとき、電解槽内のリン酸含有排水のpHは8.8であった。
なお、上記例では、リン酸含有排水中のカルシウム濃度が40ppmであったため、カルシウムイオンの供給は行わなかった。
Phosphoric acid-containing wastewater having a soluble phosphorus concentration (SP) (that is, phosphoric acid concentration) of 4 ppm and a calcium ion concentration of 40 ppm out of 5 ppm of total phosphorus concentration (TP) is removed of phosphorus as shown in FIG. Water was passed through the apparatus at a rate of SV2 (1 / h). From the lower part of the electrolytic cell, aeration was performed at 1 L / min with a stirring means to form a circulating flow inside the electrolytic cell. Here, SV2 is a water flow rate such that the residence time is 30 minutes.
A voltage of 20 V was applied between the anode and the cathode to electrolyze the phosphoric acid-containing waste water. The phosphorus concentration in the phosphoric acid-containing wastewater near the cathode was measured over time. After 1 hour, the value of the phosphoric acid concentration decreased, and after 1 hour, the value became stable and became 1.5 ppm. At this time, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater in the electrolytic cell was 8.8.
In the above example, since the calcium concentration in the phosphoric acid-containing wastewater was 40 ppm, calcium ions were not supplied.
実施の形態9
図13に、本発明のさらに別の実施形態にかかるリンの除去装置を示す。図13において、図12と同じ構成要素には同じ番号を付している。
図13のリンの除去装置200は、図12の2つの電極群の代わりに、円筒状の1つの電極群を備える。その電極群は、図14に示されるように、円筒状の隔膜202、隔膜202の内側に配置された円筒状の陰極203、および隔膜202の外側に配置された円筒状の陽極201を備える。隔膜としては、上記のように、陽イオン交換膜を用いられる。
さらに、電解槽のテーパー状に広がった上部には、平板状の2つの堰板206が設けられている。本実施形態において、図13の両方の堰板が、固液分離手段として機能している。
Embodiment 9
FIG. 13 shows a phosphorus removal apparatus according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same components as those in FIG.
The
Furthermore, two
上記実施の形態8と同様に、リン酸含有排水が、ポンプ109により、円錐状の下部から電解槽に所定の速度で導入される。本実施形態の場合にも、リン酸含有排水に含まれるカルシウムイオンの濃度が20mg/L未満である場合には、カルシウムイオン供給手段を用いて、リン酸含有排水に含まれるカルシウムイオン濃度を20mg/L〜100mg/Lにすることが好ましい。
As in the eighth embodiment, phosphoric acid-containing wastewater is introduced into the electrolytic cell from the conical lower portion by a
次いで、通電手段(図示せず)を用いて、陽極201と陰極203との間に通電する。通電により、リン酸含有排水が電気分解され、陰極から水酸化物イオンが生成される。生成した水酸化物イオンは、少なくとも、円筒状の陰極の内側の陰極室204にあるリン酸含有排水に供給され、カルシウムヒドロキシアパタイトの過飽和状態が形成される。そこへ、種結晶が、ブロアーからなる攪拌手段106により、陰極室204の内部を上方に移動する。そうすると、上記と同様に、過飽和状態にあったカルシウムヒドロキシアパタイトが種結晶表面に析出する。
その後、その表面にカルシウムヒドロキシアパタイトが析出した種結晶は、電極群の外側を通過して、円錐状の下部に移動する。図13に示されるように、円錐状の下部には、肥大した種結晶110が存在している。これらの肥大した種結晶は、上記と同様に、結晶引抜手段(図示せず)により定期的に電解槽から抜き取られることが好ましい。
Next, electricity is applied between the
Then, seed crystals of calcium hydroxyapatite deposited on its surface passes through the outer side of the electrode group is moved to the bottom of the cone shape. As shown in FIG. 13, an
リン酸成分を除去した後のリン酸含有排水は、テーパー状に外側に広がった上部からオーバーフローし、外部に排出される。 The phosphoric acid-containing waste water after the removal of the phosphoric acid component overflows from the upper part spreading outward in a taper shape and is discharged to the outside.
本実施形態においては、陽極が配置される陽極室205には、0.1wt%の食塩水を通水している。電解により陽極から水素イオンが発生するために、陽極室内の食塩水のpHは酸性となる。この酸性水を、リン酸成分が除去され、電解槽から排出された後の排水に添加することにより、電解槽から排出された後の排水を中和することができる。その排水への酸性水の添加は、例えば、酸性水移送手段207によって行うことができる。酸性水移送手段は、例えば、ポンプ等から構成することができる。
In the present embodiment, 0.1 wt% saline is passed through the
次に、本実施形態のリンの除去装置を実際に操作した一例を示す。
電解槽としては、容積が約5Lのものを用いた。また、電解槽には、カルシウムヒドロキシアパタイトからなる種結晶を投入しておいた。種結晶としては、平均粒径0.2mmの粒状のものを用いた。
Next, an example of actually operating the phosphorus removal apparatus of the present embodiment will be shown.
An electrolytic cell having a volume of about 5 L was used. Moreover, a seed crystal made of calcium hydroxyapatite was put in the electrolytic cell. A seed crystal having an average particle diameter of 0.2 mm was used.
トータルリン濃度(TP)4ppmのうち溶解性リン濃度(SP)(つまりリン酸濃度)が3.5ppmであり、カルシウムイオン濃度が40ppmであるリン酸含有排水を、図13に示されるようなリンの除去装置に、SV2(1/h)の速度で通水した。電解槽の下部より攪拌手段で1L/minでばっ気を行い、電解槽内部に循環流を形成した。
陽極と陰極との間に20Vの電圧を印加し、リン酸含有排水を電気分解した。陰極近傍のリン酸含有排水のリン濃度を経時的に測定した。1時間後には、そのリン酸濃度の値は減少し、1時間後には、その値は安定し、0.8ppmとなっていた。このとき、電解槽内のリン酸含有排水のpHは10.4であった。
なお、上記例においても、リン酸含有排水中のカルシウム濃度が40ppmであったため、カルシウムイオンの供給は行わなかった。
Phosphoric acid-containing wastewater having a soluble phosphorus concentration (SP) (that is, phosphoric acid concentration) of 3.5 ppm and a calcium ion concentration of 40 ppm out of 4 ppm of total phosphorus concentration (TP) is obtained as shown in FIG. Water was passed through the removal device at a speed of SV2 (1 / h). Aeration was performed at 1 L / min from the lower part of the electrolytic cell with a stirring means to form a circulating flow inside the electrolytic cell.
A voltage of 20 V was applied between the anode and the cathode to electrolyze the phosphoric acid-containing waste water. The phosphorus concentration in the phosphoric acid-containing wastewater near the cathode was measured over time. After 1 hour, the value of the phosphoric acid concentration decreased, and after 1 hour, the value became stable and became 0.8 ppm. At this time, the pH of the phosphoric acid-containing wastewater in the electrolytic cell was 10.4.
In addition, also in the said example, since the calcium concentration in phosphoric acid containing waste water was 40 ppm, supply of calcium ion was not performed.
上記実施の形態8および実施の形態9では、攪拌手段としてブロアーを用いる例を示した。攪拌手段として、上記実施の形態1に記載されるような攪拌翼などを用いてもよい。また、実施形態8および実施形態9に、他の実施形態を組み合わせて用いてもよい。 In the eighth embodiment and the ninth embodiment, an example in which a blower is used as the stirring means has been described. As the stirring means, a stirring blade as described in the first embodiment may be used. Further, the eighth embodiment and the ninth embodiment may be used in combination with other embodiments.
また、本発明においては、実施の形態1に、他の実施の形態をそれぞれ組み合わせて用いてもよいし、実施の形態1に実施の形態2〜7の全てを組み合わせてもよい。 In the present invention, the first embodiment may be used in combination with other embodiments, or the first embodiment may be combined with all of the second to seventh embodiments.
本発明により、水中のリン酸イオンを高効率で除去するリンの除去装置を提供することができる。さらに、本発明のリンの除去装置は、電気分解により、陰極室に含まれる排水をアルカリ性にできる。このため、例えば、排水中に含まれる重金属イオンやホウ素などを、不溶性の水酸化物として水中から除去する水質浄化方法等のための装置としても有用である。また、陽極室内の溶液に含まれる成分や陰極室内の溶液に含まれる成分を、変化させることにより、化学薬品や医薬品を反応晶析により生成すること等の用途にも用いることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a phosphorus removal apparatus that removes phosphate ions in water with high efficiency. Furthermore, the phosphorus removing apparatus of the present invention can make the waste water contained in the cathode chamber alkaline by electrolysis. For this reason, for example, it is also useful as an apparatus for a water purification method or the like that removes heavy metal ions, boron, and the like contained in waste water from water as insoluble hydroxides. Further, by changing the components contained in the solution in the anode chamber and the components contained in the solution in the cathode chamber, it can be used for applications such as producing chemicals and pharmaceuticals by reaction crystallization.
10、20 排水処理施設
11 第1沈殿槽
12 生物処理層
13 第2沈殿槽
14 汚泥処理槽
15、30、40、50、60、70、80、90、100、200 リンの除去装置
16 返送手段
17 汚泥処理水移送手段
21 汚泥可溶化槽
22 固体分離槽
10, 20
31、101 電解槽
32 陽極室
33 陰極室
34、104 隔膜
35、102 陽極
36、103 陰極
37、106 攪拌手段
38 通電手段
39 反応晶析槽
41 計測手段
51 収容槽
52 ポンプ
61 中和槽
62 移送手段
71、92 循環手段
81、105 種結晶
91、108 カルシウムイオン供給手段
107 ドラフトチューブ
108a タンク
108b、109 ポンプ
110 肥大した結晶
201 円筒状の陽極
202 円筒状の隔膜
203 円筒状の陰極
204 陰極室
205 陽極室
206 堰板
207 酸性水移送手段
31, 101
Claims (15)
(2)前記陽極と前記陰極との間に通電する通電手段、
(3)前記リン酸含有排水にカルシウムイオンを供給するカルシウムイオン供給手段、ならびに
(4)前記リン酸含有排水から析出したリン含有結晶と前記リン含有結晶が析出した後の排水とを分離する固液分離手段
を具備し、
前記電解槽が、前記陽極を備え、カルシウムイオンを含む水溶液が導入される陽極室と、前記陰極を備え、リン酸含有排水が導入される陰極室と、前記陰極室と前記陽極室との間に配置された隔膜とを備え、前記陽極と前記陰極との間に通電することにより、前記リン酸含有排水にカルシウムイオンを供給するリンの除去装置。 (1) An electrolytic cell comprising an anode and a cathode and containing at least phosphoric acid-containing waste water,
(2) Energizing means to energization between the anode and the cathode,
(3) Calcium ion supply means for supplying calcium ions to the phosphoric acid-containing wastewater, and (4) a solid that separates the phosphorus-containing crystals precipitated from the phosphoric acid-containing wastewater and the wastewater after the phosphorus-containing crystals are precipitated. Comprising liquid separating means ,
The electrolytic cell includes the anode, an anode chamber into which an aqueous solution containing calcium ions is introduced; a cathode chamber that includes the cathode and into which phosphoric acid-containing wastewater is introduced; and between the cathode chamber and the anode chamber. A separator for removing phosphorus, which supplies calcium ions to the phosphoric acid-containing waste water by energizing between the anode and the cathode .
(2)前記陽極と前記陰極との間に通電する通電手段、
(3)前記リン酸含有排水にカルシウムイオンを供給するカルシウムイオン供給手段、ならびに
(4)前記リン酸含有排水から析出したリン含有結晶と前記リン含有結晶が析出した後の排水とを分離する固液分離手段
を具備し、
前記電解槽が、前記陽極、前記陰極、前記陽極と前記陰極との間に配置された隔膜からなる電極群を少なくとも1つ有し、
前記少なくとも1つの電極群のうちの1つにおいて、前記隔膜が円筒状であり、前記円筒状の隔膜の内側に円筒状の前記陰極が配置され、前記円筒状の隔膜の外側に円筒状の前記陽極が配置されているリンの除去装置。 (1) An electrolytic cell comprising an anode and a cathode and containing at least phosphoric acid-containing waste water,
(2) energization means for energizing between the anode and the cathode;
(3) Calcium ion supply means for supplying calcium ions to the phosphoric acid-containing waste water, and
(4) Solid-liquid separation means for separating phosphorus-containing crystals deposited from the phosphoric acid-containing wastewater and wastewater after the phosphorus-containing crystals are deposited
Comprising
Said electrolytic cell, the anode, the cathode, and at least one organic group of electrodes consisting of arranged diaphragm between the anode and the cathode,
In one of the at least one electrode group, the diaphragm is cylindrical, the cylindrical cathode is disposed inside the cylindrical diaphragm, and the cylindrical cathode is disposed outside the cylindrical diaphragm. A phosphorus removal device in which the anode is arranged.
(2)前記陽極と前記陰極との間に通電する通電手段、
(3)前記リン酸含有排水にカルシウムイオンを供給するカルシウムイオン供給手段、ならびに
(4)前記リン酸含有排水から析出したリン含有結晶と前記リン含有結晶が析出した後の排水とを分離する固液分離手段
を具備するリンの除去装置の運転方法であって、
前記通電手段および前記カルシウム供給手段の少なくとも一方を用いて、前記リン酸含有排水のpHを8.5〜10に調節し、カルシウムイオン濃度を20mg/L〜100mg/Lに調節する運転方法。 (1) An electrolytic cell comprising an anode and a cathode and containing at least phosphoric acid-containing waste water,
(2) Energizing means to energization between the anode and the cathode,
(3) Calcium ion supply means for supplying calcium ions to the phosphoric acid-containing wastewater, and (4) a solid that separates the phosphorus-containing crystals precipitated from the phosphoric acid-containing wastewater and the wastewater after the phosphorus-containing crystals are precipitated. A method for operating a phosphorus removal apparatus comprising a liquid separation means,
An operation method in which the pH of the phosphoric acid-containing waste water is adjusted to 8.5 to 10 and the calcium ion concentration is adjusted to 20 mg / L to 100 mg / L by using at least one of the energization means and the calcium supply means.
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